Прислать материал
14.577.21.0006
Структуры на основе наноразмерных форм углерода по мере развития методов их синтеза делаются все более доступными и привлекательными с экономической точки зрения. Электромагнитные, механические и тепловые свойства углеродных наноматериалов и композитов на их основе могут целенаправленно изменяться за счет изменения условий синтеза, допирования, химического модифицирования, что может позволить существенным образом снизить толщину разрабатываемых покрытий, улучшить их прочностные и тепловые свойства при сохранении высокой электромагнитной эффективности.
- Проведение экспериментальных исследований электромагнитных свойств ультралегких проводящих материалов экспериментальных образцов углеродных пен, аэрогелей и мезогелей методами диэлектрической спектроскопии в радиочастотном диапазоне (20 Гц – 1 МГц), а также в микроволновом (26 ГГц – 37 ГГц) и в терагерцовом (0.2 - 3 ТГц) диапазонах частот.
- Установление взаимосвязи между ЭМ свойствами исследуемых образцов и их структурой (размером и формой пор, открытой/закрытой пористостью, плотностью и толщиной скелета).
- Разработка методов и алгоритмов расчета наблюдаемых параметров взаимодействия электромагнитного излучения с углеродными пенами, мезо- и аэрогелями, как со случайно-неоднородными средами.
- Разработка теоретической модели электромагнитного отклика, с учетом размера и несферичности пор.
- Проведение экспериментальной проверки механизмов, ответственных за перенос заряда в углеродных пенах.
- Проведение анализа спектральных особенностей дисперсии и поглощения, анизотропия характеристик в различных частотных диапазонах, в том числе в квазистатическом режиме, а также установление взаимосвязи между ЭМ свойствами исследуемых образцов и их структурой.
- Разработка лабораторного регламента получения ультралегких проводящих материалов.
- Исследование применимости существующих моделей (симметричная и асимметричная модель Бругемана и т.д.) для диэлектрической проницаемости композитных сред для описания коэффициентов прохождения и отражения от образцов, состоящих из пористых пен.
- Изучение эффекта зависимости электромагнитного поглощения от пористости и определение оптимальных значений объемной пористости для достижения максимального удельного поглощения.
- Исследование зависимости поглощения от частоты излучения.
- Разработка модели для вычисления диэлектрической проницаемости композита с учетом вихревых полей, применимая для пен.
- Разработка модели, описывающей прохождение волн в пенах с учетом статистического распределения по геометрическим формам и размерам пор, а также для случая упорядоченных пор.
Созданы тонкие графеновые пленки, сэндвич структуры графен/полимер, пленки пиролитического углерода конторлируемой толщины. Разработан метод расчета прохождения электромагнитного излучения через одно, двух- и многослойные графеновые структуры, который дает возможность корректно описать взаимодействие излучения со слоистыми графеновыми структурами. Для решения конкретных задач из этой системы в длинноволновом приближении выведены эффективные граничные условия. Самосогласованная система с эффективными граничными условиями использована для описания прохождения излучения через слоистую графеновую структуру. Разработан метод получения параметров графена путем сравнения экспериментальных и теоретических данных, полученных в ходе выполнения работ.
Созданы тонкие пленки из одностенных, двустенных и многостенных УНТ определенных длин. Разработан метод расчета и алгоритм программы определения эффективной диэлектрической проницаемости тонких пленок из углеродных нанотрубок, с учетом межтрубочного туннелирования, а также способы получения тонких пленок с различными проводимостями контактов между трубками и методы определения частоты туннелирования электронов, что ляжет в основу технических требований и предложений по разработке «умных» электромагнитных материалов.
Созданные пористые структуры:
углеродные пены (плотность 0.025 - 0.3 г/см3, размер пор 100-500 микрон): действительная часть диэлектрической проницаемости на 129 Гц не менее 105; на 30 ГГц не менее 10; S21 параметр достигает в диапазоне частот 26-37 ГГц 15-17 дБ для наиболее плотной структуры и 10-12 дБ для наименее плотной; в ТГц области частот прохождение для пены толщиной 2 мм не более 10% падающего сигнала; действительная часть диэлектрической проницаемости на 1 ТГц не менее 4.
мезо- и аэрогели (плотность 0.04 - 0.15 г/см3, размер пор 1-50 микрон): действительная часть диэлектрической проницаемости на 129 Гц не менее 105; на 30 ГГц не менее 10; S21 параметр достигает в диапазоне частот 26-37 ГГц 15-17 дБ для наиболее плотной структуры и 10-12 дБ для наименее плотной; в ТГц области частот прохождение для пены толщиной 2мм не более 10% падающего сигнала, действительная часть диэлектрической проницаемости на 1 ТГц не менее 4.