Исследование электромагнитных характеристик керамического материала на основе беложгущейся глины Корниловского месторождения с добавлением цветных металлов при различных концентрациях: анализ поглощения и отражения электромагнитного излучения

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.

1. Осипов В.И., Соколов В.Н. Глины и их свойства. Состав, строение и формирование свойств. М.: ГЕОС, 2013. 576 с.

2. Apkar’yan A.S., Sablina T.Yu. Physical and technical properties of clays from the Kornilovskoye deposit of the Tomsk Region // Russian Physics Journal. 2022. Vol. 65. Iss. 7. P. 1102–1108. https://doi.org/10.1007/s11182-022-02737-8. EDN: HOBBWO.

3. Яковлева А.А., Немчинова Н.В. Перспективы использования глин локального проявления в металлургической практике // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2019. Т. 23. № 2. С. 415–425. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2019-2-415-425. EDN: BEOUHU.

4. Балинова Ю.А., Гращенков Д.В., Шавнев А.А., Бабашов В.Г., Чайникова А.С., Курбаткина Е.И. [и др.]. Высокотемпературные теплозащитные, керамические и металлокерамические композиционные материалы для авиационной техники нового поколения // Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2020. № 2. С. 83–92. https://doi.org/10.38013/2542-0542-2020-2-83-92. EDN: GLZNJC.

5. Kuvaldin A.B., Lepeshkin A.R., Fedin M.A., Kuleshov A.O., Ilyinskaya O.I. Modeling the thermal state of parts with ceramic coatings in a high-frequency electromagnetic field // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2021. Vol. 85. Iss. 12. P. 1507–1509. https://doi.org/10.3103/S1062873821120212. EDN: NCINPQ.

6. Барабанова Е.В., Оспельников Н.М., Иванова А.И., Карпенков А.Ю. Влияние легирования акцепторными примесями на диэлектрические свойства керамики ниобата натрия // Физика твердого тела. 2025. Т. 67. № 4. С. 639–647. https://doi.org/10.61011/FTT.2025.04.60545.342. EDN: UZHGMY.

7. Buzko V.Yu., Goryachko A.I., Ivanin S.N., Shutkin I.Yu. Development of a flexible thin-film radio-absorbing structure for UHF and SHF microwave range // Technical Physics. 2023. Vol. 68. Iss. 3. P. 365. https://doi.org/10.21883/tp.2023.03.55811.185-22. EDN: NIVSSW.

8. Samukhina Yu.V., Glushko A.N., Buryak A.K. Comparative analysis of chromatograph mass spectrometric ways of detecting impurities in a concentrated hydrogen peroxide–rocket fuel oxidizer // Russian Journal of Physical Chemistry A. 2025. Vol. 99. Iss. 2. P. 292–299. https://doi.org/10.1134/S0036024424703321. EDN: KYITZK.

9. Астафьев П.А., Павелко А.А., Андрюшин К.П., Борзых А.Р., Рейзенкинд Я.А., Лерер А.М. [и др.]. Радиопоглощающие свойства сегнетопьезокерамических материалов // Письма в Журнал технической физики. 2024. Т. 50. № 16. С. 43–46. https://doi.org/10.61011/PJTF.2024.16.58538.19892. EDN: ZVVDFS.

10. Исаев И.М., Костишин В.Г., Коровушкин В.В., Салогуб Д.В., Шакирзянов Р.И., Тимофеев А.В., Миронович А.Ю. Магнитные и радиопоглощающие свойства поликристаллического феррита-шпинели Li_0,33Fe_2,29Zn_0,21Mn_0,17O₄ // Журнал технической физики. 2021. Т. 91. № 9. С. 1376–1380. https://doi.org/10.21883/JTF.2021.09.51217.74-21. EDN: YRUUXT.

11. Певнева Н.А., Кондрашов Д.А., Гурский А.Л., Гусинский А.В. Определение S-параметров и диэлектрической проницаемости образцов кварцевой керамики в миллиметровом диапазоне длин волн // Доклады Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники. 2021. Т. 19. № 7. С. 65–71. https://doi.org/10.35596/1729-7648-2021-19-7-65-71. EDN: BJRIJF.

12. Тарасов С.П., Куценко А.Н., Белоус Ю.В. Коэффициент отражения как информативный параметр для экологических исследований // Известия Таганрогского государственного радиотехнического университета. 2002. № 6. С. 87–91. EDN: HVRGSP.

13. Krasniakova I.O., Sidorenko E.N., Galatova A.O., Rudsky D.I., Glazunova E.V., Kuprina Yu.A., et al. Features of the structure, microstructure, radio-emitting and radio-absorbing properties of mechanically and non-mechanically activated BiFeO₃ ceramics // Physics of the Solid State. 2023. Vol. 65. Iss. 4. P. 537. https://doi.org/10.21883/pss.2023.04.55992.560. EDN: OLHCZR.

14. Апкарьян А.С., Куликов Д.Е. Исследование физико-технических свойств композиционного высокотемпературного теплоизоляционного материала на основе беложгущейся глины Корниловского месторождения Томской области // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2025. Т. 27. № 2. С. 198–205. https://doi.org/10.31675/1607-1859-2025-27-2-198-205. EDN: SBLOAD.

15. Кийко В.М. Композиционная (BeO + TiO₂)-керамика для электронной и других областей техники // Новые огнеупоры. 2017. № 12. С. 64–70. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-12-64-70.

16. Skirdin K.V., Dorozhkin K.V., Kazmina O.V. Magnetite’s influence on the radio-absorbing properties of a porous glass composite at high-frequencies // Glass and Ceramics. 2022. Vol. 79. Iss. 5–6. P. 175–179. https://doi.org/10.1007/s10717-022-00479-0. EDN: RJECYS.

17. Samukhina Yu.V., Nikoladze G.M., Kulkova T.A., Buryak A.K. Radar-shielding and microwave-absorbing properties of composite materials based on shungite // Russian Journal of Physical Chemistry A. 2023. Vol. 97. Iss. 2. P. 373–376. https://doi.org/10.1134/s0036024423020231. EDN: KNYNSR.

18. Terukov E.I., Babaev A.A., Zhilina D.V., Tkachev A.G. Radio-wave absorbing properties of polymer composites on the basis of shungite and carbon nanomaterial Taunit-M // Technical Physics. 2018. Vol. 63. Iss. 7. P. 1044–1048. https://doi.org/10.1134/S1063784218070289. EDN: VBQKAP.

19. Шакирзянов Р.И., Исаев И.М., Костишин В.Г., Каюмова А.Р., Олицкий В.К., Салогуб Д.В. Радиопоглощающие и радиоэкранирующие характеристики феррит-полимерных композитов Mn-Zn феррит/П (ТФЭ-ВДФ) // Журнал технической физики. 2022. Т. 92. № 3. С. 462–471. https://doi.org/10.21883/JTF.2022.03.52142.242-21. EDN: ELEKQT.

20. Черкасов В.Д., Щербак Ю.П., Черкасов Д.В. Радиопоглощающие материалы на основе герметика «Абрис» // Строительные материалы и изделия. 2023. Т. 6. № 4. С. 30–41. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2023-6-4-30-41. EDN: UCNHZA.