Современная электроника №2/2019

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 26 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2019 Разработка широкополосного радиопоглощающего материала на основе карбида кремния и нитрида алюминия В статье рассмотрена конструкция радиопоглощающего элемента в виде слоистой структуры, состоящей из керамических пластин на основе карбида кремния и нитрида алюминия, требуемая для достижения оптимального значения коэффициента радиопоглощения в широком диапазоне частот. В процессе работы исследованы 3 вида слоистых конструкций различной структуры из радиопоглощающих керамических пластин на основе карбида кремния и нитрида алюминия и определены коэффициенты отражения данных слоистых структур в зависимости от количества и расположения слоёв. Юрий Непочатов (nuk3d@mail.ru ) , Антон Бандин (Новосибирск) , Инна Манина (Санкт-Петербург) В ВЕДЕНИЕ Многослойные и композитные сре- ды в зависимости от составляющих их материалов и внешних условий могут как отражать и пропускать электромаг- нитное излучение (ЭМИ), так и погло- щать его. Способность таких сред к отражению и поглощению электромаг- нитных волн (ЭМВ) может быть исполь- зована для создания экранирующих и поглощающих материалов, в частно- сти радиопоглощающих материалов (РПМ). Способность к поглощению или пропусканию электромагнитной энер- гии, в свою очередь, может быть исполь- зована для нагрева сред, поглощающих ЭМИ и находящихся за другими слоя- ми, пропускающими ЭМИ. В процессе поглощения среда может нагреваться в результате преобразования электро- магнитной энергии в тепловую. РПМ предназначены для уменьшения элек- тромагнитного поля внутри экраниру- емых объектов до заданного значения, а также для уменьшения интенсивно- сти отражённого СВЧ-сигнала. Харак- теристики некоторых промышленных поглотителей приведены в [1–5]. Для более эффективного поглощения СВЧ- излучения предпочтительно использо- вать материалы с высокими значени- ями мнимых частей диэлектрической и магнитной проницаемостей. Основ- ные свойства таких материалов при- ведены в [6–11]. При создании слабо- отражающих поглотителей могут так- же потребоваться материалы с малыми значениями диэлектрической и маг- нитной проницаемостей для согла- сования импеданса свободного про- странства и внешнего слоя поглотите- ля [12]. Материалы с такими свойствами могут быть достаточно легко получе- ны на основе пористых композитов, в которых поглотитель насыщен необ- ходимым количеством микропор [6]. Создание современных РПМ с задан- ными характеристиками, в частности с малым коэффициентом отражения, возможно только при использовании композитных материалов [5, 13–17]. Все известные РПМ можно класси- фицировать по различным признакам: используемым материалам, принципу действия, типу конструкции, ширине диапазона рабочих частот электро- магнитного излучения. Наибольшее внимание в настоящее время уделяет- ся созданию широкополосных погло- тителей. Как правило, к широкополос- ным относятся поглотители, для кото- рых ширина рабочего диапазона Δλ = = λ макс −λ мин составляет величину порядка λ 0 =( λ макс + λ мин )/2. Методам расчёта широ- кополосных поглотителей и их разра- боткам посвящено большое количество работ [18–22]. Предлагаемые решения для коэффициента отражения связыва- ют длину волны, толщину поглотителя и эффективные комплексные диэлек- трическую и магнитную проницаемо- сти. Для расширения рабочего диапа- зона РПМ применяются многослой- ные, сотовые и ячеистые структуры. В качестве искусственных наполни- телей часто используются проводни- ки различной формы [13, 23]. Иссле- дования особенностей прохождения электромагнитных волн через мно- гослойные и композитные структуры, состоящие из полупроводников, фер- ромагнетиков и диэлектриков, являют- ся актуальными не только с точки зре- ния теоретической физики, но и в связи с их применением в микроэлектрони- ке, акустооптике, оптической гологра- фии, рентгеновской дифрактометрии и других областях науки. Существу- ет большое количество современных искусственных материалов, имеющих слоистую или композитную периоди- ческую структуру, изучение свойств и характеристик которых может открыть путь к их практическому использова- нию в новых приложениях. П ОСТАНОВКА ЗАДАЧИ Широкополосные РПМможно созда- вать на основе многослойных покры- тий из различных материалов. По принципу действия они, как правило, подразделяются на несколько групп: ● интерференционные – использую- щие интерференцию падающей и отражённой волн; ● рассеивающие, в которых отражён- ная волна рассеивается во всех на- правлениях; ● поглощающие, в которых энергия па- дающих волн превращается в тепло- вую за счёт диэлектрических и маг- нитных потерь материала; ● комбинированные, сочетающие раз- личные принципы действия в одном поглотителе. При создании подобных РПМ учиты- ваются два основных условия: согла- сование с внешним пространством, т.е. пренебрежимо малое отражение от внешней поверхности, и полное поглощение энергии волны, прошед- шей внутрь покрытия. Наиболее широ- кополосными являются поглотители с комбинированным принципом дей- ствия. Широкий диапазон рабочих частот имеют поглотители из компо- зитов с электропроводящими волокна- ми. На основе композитных электро- проводящих волокон в смеси с фер- ритами разработаны однослойные радиопоглощающие покрытия [24–26]. Многослойные поглотители с исполь-