Получен новый материал для беспроводной связи с пропускной способностью почти сто процентов

Исследование опубликовано в журнале Journal of Alloys and Compounds. На сегодняшний день гексаферриты (соединения оксида железа с оксидами других металлов), широко применяются в качестве магнитных материалов в электронике, радио- и СВЧ-технике (антенных технологиях и покрытиях, снижающих заметность).

Гексаферриты характеризуются отличными магнитными свойствами и высоким удельным электрическим сопротивлением, что позволяет применять их в СВЧ-области с малыми потерями. Им также свойственна устойчивость к термическому воздействию, коррозии и химическая стабильность. Отдельно следует отметить простоту и технологичность синтеза этого класса материалов.

С практической точки зрения интерес к гексаферритам связан с возможностью их использования в качестве функциональных сред для создания электронных компонентов беспроводной связи (в том числе 5G-технологий). «Для повышения качества передачи информации беспроводным способом, а именно увеличения объемов и скорости, увеличения дистанции и обеспечения надежности передачи, в портативных устройствах требуются материалы с очень низкими потерями входного сигнала.

В то же время крайне важен вопрос «усиления» магнитной компоненты материала с возможностью осуществления селективно-частотного поглощения излучения в заданном диапазоне и обеспечения практически «прозрачности» на других частотах. На сегодняшний день композиционные материалы на основе гексаферритовых порошков переменного состава, диспергированных в полимерные матрицы с добавлением различных наноразмерных фракций углерода привлекают особое внимание многих исследователей в мире», – поясняет один из авторов исследования Алексей Труханов, кандидат физико-математических наук, сотрудник кафедры технологии материалов электроники НИТУ «МИСиС».

Однако до сих пор свойства композитов на основе гексаферритов бария и парафина в основном изучались в контексте их применения в радиопоглощающих материалах и устройствах. Возможность их применения в устройствах с низкими потерями, таких как устройства передачи данных (прототип антенных технологий в 5G-устройствах), до сих практически не рассматривалась.

Исследователи из НИТУ «МИСиС» и ряда зарубежных университетов синтезировали композитный материал на основе гексаферрита бария, замещенного ионами стронция, с последующей интеграцией в парафиновую матрицу. Образцы гексаферритовых порошков были получены методом твердофазного синтеза, заключающегося в тщательном механическом смешении исходных веществ и повторяющихся циклах «обжиг-помол» для полного обеспечения твердофазного взаимодействия и формирования однофазным составов.

Исследователи установили, что при увеличении концентрации ионов стронция в гексаферрите бария отмечено снижение диэлектрических и магнитных потерь в СВЧ-диапазоне. Разработанный материал пропускает 99,77 процентов входного сигнала без искажения или ослабления, что открывает перспективы его применения в антенных технологиях. По словам авторов исследования, новый композит может использоваться при разработке пассивных компонентов устройств беспроводной связи, например, фильтров. Исследование было выполнено при поддержке Российского научного фонда.

НИТУ МИСИС

56 статей

Университет науки и технологий МИСИС — это ведущий вуз в области создания, внедрения и применения новых технологий и материалов; первый в стране, получивший статус «Национального исследовательского технологического университета». Первое место в России и ТОП-100 в мире в рейтинге QS Materials Science за 2023 год. В университете действуют 45 научно-исследовательских лабораторий и 3 научных центра мирового уровня. В состав НИТУ МИСИС входят 8 институтов, 4 филиала в России и 2 за рубежом.

Показать больше