Особливості впливу наноматеріалів на екранування електромагнітного випромінювання композитами

Abstract

Мета роботи – використання наноматеріалів в складі композитів для підвищення ефективності захисного покриття від впливу електромагнітного випромінювання (ЕМВ). Дослідження зразків проводились за допомогою обладнання для вимірювання екрануючих властивостей матеріалів компанії Keycom Corp. (Японія). Ультразвукове диспергування наноматеріалів було виконано за допомогою ультразвукового диспергатора УЗДН-А1200Т. Питомий опір композитних покриттів виміряний з використанням стандартизованої 4-х електродної комірки ST2558B-F01 для вимірювання електропровідності матеріалів. Визначений вплив різних наноматеріалів на захисні властивості тонких вуглець-полімерних покриттів. Досліджені наступні наноматеріали: оксид та карбід бору, оксид нанозаліза, вуглецеві нанотрубки та графен. Встановлена залежність питомого опору покриття та ефективності екранування від типу наноматеріалу в композитному зразку. Експериментально доведено, що методика приготування фарби з використанням ультразвукового диспергування може у 2,5 рази покращити захист від ЕМВ. Встановлено, що графен має незначну перевагу у екрануванні ЕМВ у порівнянні з іншими вуглецевими матеріалами. Отримані результаті вказують, що такі неелектропровідні матеріали як оксиди нанозаліза, бору та карбід бору можуть бути досить ефективними для створення радіопоглинаючих композитних матеріалів. В роботі пропонується новий підхід для одержання тонких захисних покриттів від ЕМВ з використанням наноматеріалів, таких як карбід бору, оксид бору, оксид нанозаліза, деяких типів вуглецевих нанотрубок та графенів. В роботі запропонований унікальний алгоритм ультразвукового диспергування матеріалів для виготовлення композитних зразків. Вперше проведений аналіз радіопоглинаючих властивостей покриттів на основі вітчизняних матеріалів з використанням міжнародних стандартизованих методів дослідження. Композиційні покриття, насамперед, можуть застосовуватися для захисту людини від електромагнітного випромінювання. Матеріали можуть знайти широке використання для вирішення проблем екранування приміщень, обладнання, у військовій та медичній галузі тощо.

Цель работы – использование наноматериалов в качестве композиционного материала для повышения эффективности защитного покрытия от воздействия электромагнитного излучения (ЭМИ). Исследования образцов проводили с помощью оборудования компании Keycom Corp. (Япония), разработанного для измерения экранирующих свойств материалов. Ультразвуковое диспергирование наноматериалов было выполнено с помощью ультразвукового диспергатора УЗДН-А1200Т. Удельное сопротивление композитных покрытий измерено с использованием стандартизированной 4-х электродной ячейки ST2558B-F01 для измерения электропроводности материалов. Установлено влияние различных наноматериалов на защитные свойства тонких углерод-полимерных покрытий. Исследованы следующие наноматериалы: оксид и карбид бора, оксида наножелеза, углеродные нанотрубки и графен. Установлена зависимость удельного сопротивления покрытия и эффективности экранирования от типа наноматериала в композитном образце. Экспериментально доказано, что методика приготовления краски с использованием ультразвукового диспергирования может в 2,5 раза улучшить защиту от ЭМИ. Установлено, что графен имеет незначительное преимущество в экранировании ЭМИ по сравнению с другими углеродными материалами. Полученные результаты указывают на то, что неэлектропроводные материалы, такие как оксиды наножелеза, бора и карбид бора, могут быть достаточно эффективными для создания радиопоглощающих композитных материалов. В работе предлагается новый подход получения тонких защитных покрытий от ЭМИ с использованием таких наноматериалов как карбид бора, оксид бора, оксид наножелеза, некоторых типов углеродных нанотрубок и графена. В работе предложен уникальный алгоритм ультразвукового диспергирования наноматериалов для изготовления композитных материалов. Впервые проведен анализ радиопоглощающих свойств покрытий на основе отечественных материалов с использованием международных стандартизированных методов исследования. Композиционные покрытия, прежде всего, могут применяться для защиты человека от электромагнитного излучения. Материалы могут найти широкое применение для решения проблем экранирования помещений, оборудования, в военной и медицинской отраслях.

The use of nanomaterials as a composite material to improve the efficiency of a protective coating for shielding against electromagnetic interference. Samples were studied using equipment from Keycom Corp. (Japan) developed for measuring the shielding effect. Ultrasonic dispersion of nanomaterials was performed using a UZDN-A1200T ultrasonic disperser. The resistivity of the composite coatings was measured using a ST2558B-F01 standardized 4-electrode cell. The influence of various nanomaterials on the protective properties of thin carbon-polymer coatings has been established. The following nanomaterials have been investigated: boron oxide and carbide, iron oxide, carbon nanotubes, and graphene. The dependence of the resistivity of the coating and the shielding effect on the type of nanomaterial in the composite sample has been established. It has been experimentally proved that the ultrasonic dispersion can improve the shielding effect by 2.5 times. It has been found that graphene has a slight advantage compared to other carbon materials. Also, our results have been established that non-conductive materials such as nano-oxides of iron, boron, and boron carbide can be quite effective for creating radio-absorbing composite materials. The paper proposes a new approach to obtain thin protective coatings against electromagnetic radiation using nanomaterials such as boron carbide, boron oxide, iron oxide, some types of carbon nanotubes, and graphene. The paper proposes a unique algorithm for the ultrasonic dispersion of nanomaterials for the manufacture of composite materials. For the first time, an analysis of the shielding effect of coatings based on domestic materials using international standardized research methods has been carried out. Composite coatings can primarily be used to protect humans from electromagnetic radiation. The materials can be widely used to solve the problems of shielding premises, equipment, in the military, and medical industries.