Электронно-лучевой синтез магнитодиэлектрических покрытий на основе керамик и ферритов с использованием форвакуумного плазменного источника электронов.

Проект посвящен решению актуальной научной проблемы создания и исследования свойств покрытий, сочетающих в себе как магнитные, так и диэлектрические свойства, на поверхности различных материалов. Получение таких покрытий и исследование их свойств является интересной и актуальной задачей на стыке современной физики ускорителей заряженных частиц, низкотемпературной плазмы и материаловедения. Практическая важность исследований свойств таких покрытий для инженерных наук связана с уникальным сочетанием их электрических, магнитных и механических характеристик. Например, такие покрытия имеют более высокие удельное электрическое сопротивление и теплостойкость, низкие потери на вихревые токи, повышенные механические свойства (твердость, износостойкость, ударопрочность), и, несомненно, найдут широкое применение в радиоэлектронике, радиотехнике, разработке радиопоглощающих покрытий для беспилотных летающих аппаратов.В качестве основного метода создания таких покрытий предлагается использование электронно-лучевого осаждения из пучковой многокомпонентной плазмы в среднем вакууме (1-100 Па). В известном плазменном методе нанесения покрытий изначальным сырьем служат порошки заданной формы и дисперсности, а свойства полученных покрытий определяются не только выбором исходных материалов, но и микроструктурой материала, наличием пор, трещин, окисных пленок на поверхности частиц и их анизотропией. Предлагаемый нами метод представляется более перспективным, так как он подразумевает устранение указанных недостатков за счет электронно-лучевого испарения исходного сырья с последующим осаждением из паровой фазы магнитодиэлектриков, с возможным последовательным чередованием магнитных и диэлектрических слоев, либо осаждением из композиций магнитных и диэлектрических (например, керамики Al2O3) материалов. Это должно обеспечить необходимое сочетание магнитных и электрических характеристик осаждаемых покрытий, при их однородности, бездефектности и высокой механической прочности. Актуальность предлагаемых исследований связана с недостаточной изученностью свойств магнитодиэлектрических покрытий и эффективных методов их нанесения, с одной стороны, и необходимости их изучения как объектов современной физики поверхности, имеющих важное прикладное значение для инженерных наук, с другой стороны. В проекте предполагается применение комплексного подхода, сочетающего экспериментальные исследования и численное моделирование процессов нагрева, плавления и испарения твердотельных материалов с магнитными и диэлектрическими свойствами (керамики, ферриты, сплавы), генерации вторичной пучковой плазмы, состоящей из продуктов испарения материала этой мишени и рабочего активного или инертного газа, и осаждения из паровой фазы и плазмы магнитодиэлектрических покрытий на поверхности металлов для широкого круга применений на практике. Оригинальность и новизна подхода проекта основана на использовании мощного электронного пучка, генерируемого оригинальным форвакуумным плазмакатодным источником электронов, способным функционировать в среднем вакууме при давлениях 1-100 Па. Благодаря снятию заряда с поверхности диэлектрической мишени за счет ионов из плотной вторичной пучковой плазмы, в таком диапазоне давлений керамика распыляется практически так же эффективно, как и металл. Это позволяет обеспечивать эффективный нагрев, плавление и испарение любого типа диэлектриков и тугоплавких материалов. В результате выполнения проекта будет разработан метод эффективного нанесения магнитодиэлектрических покрытий на металлы и сплавы, перспективный для решения широкого круга научных и практических задач. Полученные результаты, несомненно, будут обладать мировой новизной и позволят расширить область применения электронно-лучевых технологий.