Созданы «шарики» из железа, которые поглощают электромагнитное излучение

Ученые Томского политехнического университета выяснили, что порошки оксида железа, полученные по специальной методике, лучше поглощают электромагнитное (сверхвысокочастотное, СВЧ) излучение при повышенных температурах. Это может позволить применить их в качестве маскирующих покрытий обшивки военной техники, делая ее невидимой для радаров. Кроме того, эти материалы можно использовать для защиты оборудования от электромагнитных высокочастотных помех. Статья ученых опубликована в Journal of Alloys and Compounds.

В рамках проекта, поддержанного Российским фондом фундаментальных исследований, ученые ТПУ уже успешно синтезируют порошки оксида железа различного фазового состава, включая магнетит, а также очень редкую эпсилон-фазу оксида железа. Для этого они применяют метод, позволяющий получать порошки менее чем за одну миллисекунду. Кроме того, способ ТПУ ресурсоэффективен: оксиды железа получают из стали, используемой для изготовления водопроводных труб, на уникальной установке, разработанной в университете.

«В 2018 году мы уделили особое внимание изучению поглощающих свойств синтезированных материалов. Для этого с использованием наших порошков изготавливались макеты маскирующих и защитных покрытий», — говорит один из авторов исследования, ассистент отделения электроэнергетики и электротехники Инженерной школы энергетики Иван Шаненков.

Полученные образцы исследовались с помощью специального частотного анализатора с различными вариантами работы, среди которых, например, имитация стелс-технологий для покрытия радиопоглощающим слоем корпуса корабля или самолета. Покрытия исследовались в различных режимах, учитывающих разные толщину, коэффициент наполнения, варианты наполнителей и другие параметры, влияющие на эксплуатационные характеристики.

Проведенный комплекс исследований позволил выяснить, что у полученного магнетита есть интересные преимущества перед имеющимися аналогами. По словам ученых, он имеет частицы особой формы, благодаря чему значительно улучшаются эксплуатационные свойства.

«Особая форма — полый шарик — помогает не только уменьшить вес порошка, но и сохранить необходимые характеристики при достаточно больших температурах. Например, установлено, что наш материал не теряет свойства, ответственные за поглощение электромагнитного излучения, вплоть до 700 °C. Это значительно превышает характеристики аналогичных покрытий, изготовленных на основе китайского нанопорошка и схожего с нашим по форме, но цельного внутри российского коммерческого порошка. Проведение серии экспериментов по термической стойкости в воздушной атмосфере показало, что аналоги теряют свои магнитные и, соответственно, поглощающие свойства уже при температуре 500 °C. Этот эффект связан с особенностями структуры, видоизменяющейся при нагреве. Известно, что магнетит при увеличении температуры переходит в наиболее стабильную фазу гематита — по сути, обычную ржавчину. В случае с использованием магнетита из-за особой формы частиц при нагреве этот процесс существенно замедляется. Детальные исследования позволили установить, что это связано с образованием на внутренней и внешней границах полых сфер защитных слоев, которые сохраняют материал нетронутым в объеме. Такая форма частиц отчасти напоминает “сэндвич”», — поясняет ученый.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.