Регистрация / Вход
Прислать материал

14.577.21.0186

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.577.21.0186
Тематическое направление
Индустрия наносистем
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет"
Название доклада
Разработка технологии производства новых полимерных композиционных материалов с заранее заданными и перестраиваемыми электромагнитными свойствами с использованием графеновых наноструктур и многослойных углеродных нанотрубок
Докладчик
Масксименко Сергей Афанасьевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Проведение комплексных научных исследований и создание технологии производства полимерных композиционных материалов на основе графеновых нанопластинок (ГНП) и многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ), обладающих заданными электромагнитными свойствами.
В ходе выполнения ПНИЭР должны быть созданы уникальные технологии производства:
- композиционного материала на основе эпоксидной смолы и наноразмерных частиц углерода;
- композиционного материала на основе полистирола и наноразмерных частиц углерода;
- композиционного материала на основе фенолоформальдегидной смолы и наноразмерных частиц углерода.
Актуальность и новизна исследования
Абсолютное большинство передатчиков систем работает в сверхвысокочастотном диапазоне, что приводит к перенасыщению окружающей среды микроволновым излучением (МВИ) и созданию существенных преград для работы других принимающих систем, а также к нарушению санитарных норм по плотности потока МВИ для населения, т.е. к так называемому «электромагнитному загрязнению окружающей среды».
Перспективными с этой точки зрения являются композиционные материалы на основе различных полимеров, известных своими высокими потребительскими свойствами в качестве матрицы, и углеродных наночастиц с большой удельной поверхностью (таких как МУНТ и ГНП) в качестве функциональных наполнителей. Связано это с тем, что количественное изменение размеров до нанометровых приводит к уникальным качественным изменения. Например, если оптимальная длина обычных антенн составляет половину длины волны излучения, то в случае использования материала на основе углеродных нанотрубок длиной 1микрон из-за большого замедления ЭМ волны в такой структуре длина волны излучения в оптимальном режиме составит 100 мкм, что, в свою очередь приводит к серьезной минитюаризации при производстве готовых устройств.
Описание исследования

Технология производств следующих материалов для ЭМ применений с уникальным сочетанием ЭМ характеристик, механических свойств, термостабильности:
- материал на основе эпоксидной смолы и наноразмерных частиц углерода;
- материал на основе полистирола и наноразмерных частиц углерода;
- материал на основе фенолоформальдегидной смолы и наноразмерных частиц углерода.

Уникальный способ введения наночастиц на основе углерода в полимерную матрицу, обеспечивающий равномерное распределение высокодисперсных частиц в полимере.
Результаты определения максимального содержания наноуглеродного материала в полимерной матрице в зависимости от природы материала, природы матрицы, способа ввода наноуглеродного материала.
Зависимость изменения физико-механических свойств полимера от содержания наноуглеродного материала в полимерном материале.

Экспериментальные данные в микроволновом частотном диапазоне (26-37 ГГц) и в низкочастотной области (20Гц – 1 МГц), и сравнительный анализ электромагнитного отклика полимерных композитов с различными формами углерода в качестве наполнителя.
Результаты анализа влияния окисления, отжига, химической модификации углеродных наноматериалов на электромагнитный отклик композитных полимерных материалов на их основе.
Результаты математического моделирования ЭМ процессов в структурах сложной геометрической формы (рельеф поверхности), обеспечивающих в зависимости от стоящих практических задач высокую степень ЭМ экранировки в СВЧ диапазоне либо за счет высокого поглощения, либо за счет высокого отражения ЭМ сигнала.
Экспериментальные образцы экранирующих элементов ЭМ устройств из полимерных композиционных материалов сложной геометрии (рельеф или рисунка поверхности).
Технологии производства полимерных композиционных материалов на основе графеновых нанопластинок и углеродных нанотрубок, в том числе.
Технология производства композиционного материала на основе эпоксидной смолы и наноразмерных частиц углерода.
Технология производства композиционного материала на основе полистирола и наноразмерных частиц углерода.
Технология производства композиционного материала на основе фенолоформальдегидной смолы и наноразмерных частиц углерода.
Некоторые из вновь создаваемых композиционных материалов должны обеспечивать перестраиваемые ЭМ характеристики в условиях различных углов падения ЭМ волны, электростатического допирования, с изменением температуры и др. Некоторые из создаваемых экспериментальных образцов экранирующих элементов ЭМ устройств из полимерных композиционных материалов будут иметь рельеф или рисунка поверхности, обеспечивающий заранее известные уникальные ЭМ свойства (большое поглощение или, напротив, ботльшое отражение ЭМ сигнала в СВЧ диапазоне.

Результаты исследования

Проведено математическое моделирование ЭМ процессов в структурах сложной геометрической формы (рельеф

поверхности) на основе диэлектрической матрицы и наноразмерных углеродных включений. Установлены

оптимальные геометрические конфигурации, соответствующие максимальному поглощению (до 100%) СВЧ

излучения. Изучены возможности перестройки электромагнитного отклика (прохождение ЭМ сигнала в СВЧ

диапазоне) полученных композитных материалов в результате механических напряжений, в условиях различных

углов падения ЭМ волны и электростатического допирования. Созданы экспериментальные образцы

экранирующих элементов ЭМ устройств сложной геометрии на основе композитных материалов из эпоксидной

смолы.

Созданы экспериментальные образцы на основе полистиролах и унт/гнп 0.93, 0.5, 2 масс% по 3 образца каждого

вида. Проведено исследование их механических и термогравиметрических свойств.Установлено, что введение унт

в полистирол в малых концентрациях приводит к улучшению всех изученных механических свойств на 3-7%,

введение гнп оковывает наилучшее влияние на повышение термостойкости полученных композитов. Ведётся

поиск оптимальных концентраций, одновременно улучшающих все изучаемые физические свойства

Практическая значимость исследования
В зависимости от диапазона заданных диэлектрических/ЭМ параметров создаваемые технологии производства полимерных композитных материалов на основе наноструктур углерода и графена, которым присущ комплекс улучшенных или качественно новых физических свойств, будет направлено на:
- создание покрытий, работающих на радиоотражение (радиопоглощение) в области частот 26-37 ГГц;
- создание материалов для полимерных электродов светоизлучающих устройств, солнечных батарей, активного слоя электролюминесцентных дисплеев;
- создание материалов для контроля электростатического разряда;
- создание антистатических покрытий.
Полимерные композиционные материалы на основе графеновых нанопластинок (ГНП) и многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ), обладающие заданными электромагнитными свойствами с возможностью их перестройки, соответствующие требованиям по механическим характеристикам и термостабильности, будут созданы впервые в РФ.