Сигаев Алексей Николаевич, студент
г. Томск
Aleksey N. Sigaev, Student
Tomsk
Федоров Артур Евгеньевич, студент
г. Томск
Arthur E. Fedorov, Student
Tomsk
Чех Никита Иванович, студент
г. Томск
Nikita I. Chekh, Student
Tomsk
Куликов Даниил Евгеньевич, аспирант
г. Томск
Daniil E. Kulikov, Postgraduate Student
Tomsk
Апкарьян Афанасий Саакович, доктор технических наук, профессор кафедры радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга; руководитель Научно-образовательного центра Томского государственного университета при Институте физики прочности и материаловедения СО РАН
г. Томск
Afanasiy S. Apkarian, Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Department of Radioelectronic Technologies and Environmental Monitoring; Head of the Research and Education Center of Tomsk State University at the Institute of Strength Physics and Materials Science, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences
Tomsk
В работе представлены результаты экспериментального исследования электромагнитных характеристик керамического материала, полученного на основе беложгущейся глины Корниловского месторождения с добавлением цветных металлов (свинца и меди) в различных концентрациях. Актуальность исследования обусловлена необходимостью разработки эффективных радиопоглощающих материалов для защиты от электромагнитного излучения в широком диапазоне частот. Целью работы является установление зависимости коэффициентов отражения и поглощения электромагнитных волн от содержания металлической фазы в керамической матрице, а также определение оптимального состава материала для формирования радиопоглощающих покрытий. В качестве методов исследования использованы анализ S-параметров в диапазоне частот 0–18 ГГц и метод временной доменной рефлектометрии (TDR), позволяющий оценить уровень отраженного сигнала. Установлено, что введение свинца и меди существенно влияет на электрофизические свойства материала, изменяя его диэлектрическую проницаемость и электрическую проводимость. Показано, что при концентрации металлов 20 % наблюдается недостаточная степень поглощения электромагнитного излучения, тогда как при 40 % усиливается отражательная способность вследствие роста проводимости и поверхностных эффектов. Наиболее эффективные радиопоглощающие свойства достигаются при содержании металлической фазы около 30 %, что соответствует формированию оптимальной структуры материала, обеспечивающей баланс между диэлектрическими и проводящими потерями. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования разработанного керамического материала в качестве основы для радиопоглощающих покрытий, экранирующих конструкций и элементов защиты от электромагнитного воздействия.
The paper reports the results of an experimental investigation into the electromagnetic properties of a ceramic material obtained from white-burning clay from the Kornilovskoye deposit with the addition of non-ferrous metals (lead and copper) at varying concentrations. The relevance of the study is driven by the need to develop effective radar-absorbing materials for protection against electromagnetic radiation across a wide frequency range. The purpose of the study is to investigate the relationship between the reflection and absorption coefficients of electromagnetic waves and the metallic phase content within the ceramic matrix, as well as to identify the optimal composition of the material for radar-absorbing coatings formation. The study employs the following research methods: S-parameter analysis in the 0–18 GHz frequency range and time domain reflectometry (TDR), which allows for the estimation of the reflected signal level. It has been found that the addition of lead and copper significantly affects the electrophysical properties of the material, altering its dielectric permittivity and electrical conductivity. It has been shown that at the metal concentration of 20% an insufficient degree of electromagnetic radiation absorption is observed, whereas at 40%, the reflectivity increases due to the rise in conductivity and surface effects. The most effective radar absorption properties are achieved at the metallic phase content of approximately 30%, which corresponds to the formation of an optimal material structure that ensures a balance between dielectric and conductive losses. The obtained results indicate the promise of using the developed ceramic material as a basis for radar-absorbing coatings, shielding structures, and protective elements against electromagnetic exposure.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.