ТЕХНОЛОГІЯ ВИГОТОВЛЕННЯ КОМПОЗИЦІЙНОЇ РАДІОПОГЛИНАЮЧОЇ КЕРАМІКИ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-0821.2025.01.11Ключові слова:
радіопоглинання, композиційна кераміка, тришарова плитка, карбід кремнію, титанат стронцію, електродинамічні характеристики, коефіцієнт передачі, коефіцієнт відбиття, коефіцієнт поглинанняАнотація
У сучасному світі електромагнітне випромінювання постійно супроводжує людину, впливаючи як на її здоров’я, так і на роботу технічних пристроїв. Одним із перспективних вирішень цієї задачі є використання спеціальних керамічних матеріалів, здатних ефективно поглинати випромінювання та можуть значно підвищити рівень безпеки навколишнього середовища. Метою роботи є виготовлення облицювальної плитки на основі композиційної радіопоглинаючої кераміки з додаванням карбіду кремнію та титанату стронцію. Дослідна композиційна керамічна плитка складається з трьох шарів. Визначали спектральні характеристики – коефіцієнти передачі, поглинання та відбиття у діапазоні частот 20 – 40 ГГц. Представлені результати експериментальних досліджень розробленої керамічної плитки на основі облицювальної кераміки з електропровідними добавками карбіду кремнію в кількості 30 мас. % та титанату стронцію в кількості 10, 20 та 30 мас. %. Для визначення параметрів взаємодії електромагнітного випромінювання зі зразками використовували модернізований вимірювач коефіцієнту стоячої хвилі та ослаблення – генераторний блок Р2-65 з індикатором Я2Р-67. Розроблені композиційні керамічні матеріали задовольняють основні експлуатаційні вимоги, що висуваються до даного класу матеріалів. Вони можуть бути ефективними для зниження інтенсивності електричної складової електромагнітного поля в середині приміщень, розташованих у зонах впливу джерел радіовипромінювання, а також використовувати з метою покращення екології для зниження рівня електромагнітного поля за межами приміщень, де розміщені роботи, пов’язані з електромагнітним випромінюванням.
Посилання
X. Liu, J. Zhou, Y. Xue, X. Lu. Structural engineering of hierarchical magnetic/carbon nanocomposites via in situ growth for high-efficient electromagnetic wave absorption. Nano-Micro Lett. 16, 174 (2024). https://doi.org/10.1007/s40820-024-01396-3
Zhou, Y., Zhang, W., Pan, D. et al. Absorption– Reflection–Transmission Power Coefficient Guiding Gradient Distribution of Magnetic MXene in Layered Composites for Electromagnetic Wave Absorption. Nano- Micro Lett. 17, 147 (2025). https://doi.org/10.1007/s40820-025-01675-7
L.C. Sengupa, E. Ngo, S. Stowell, M. O’Day, and R. Lancto. Novel Ceramic Ferroelectric Composite Material, US patent PST/US94/05649 (1994)
Nenasheva E, Kanareykin A, Kartenko N, Dedyk A, Karmanenko S. Ceramics materials based on (Ba, Sr)TiO3 solid solutions for tunable microwave devices. Journal of Electroceramics. 2004; 13:235-238
F. M. Pontes, E.J.H. Lee, E. R. Leite, E. Longo, J. A. Varela, "High dielectric constant of SrTiO3 thin films prepared by chemical process", J. Mater. Sci. 35 (2000) 4783-4787.
H. Zhao, Z. Fan, Q. Fu, H. Wang, Z. Hu, H. Tao, X. Zhang, Z. Ma, T. Jia, "Enhanced photocatalytic performance of SrTiO3 crystals with (100), (110) and (111) orientations treated by N2 (H2) plasma", J. Mater. Sci. 53 (2018) 15340-15347.
A. Tkach, P. M. Vilarinho, A. L. Kholkin, "Dependence of dielectric properties of manganese-doped strontium titanate ceramics on sintering atmosphere", Acta Mater. 54 (2006) 5385-5391.
A. K. Tagantsev, V. O. Sherman, K. F. Astafiev, J. Venkatesh, N. Setter, "Ferroelectric Materials for Microwave Tunable Applications", J. Electroceram. 11 (2003) 5-66.
D. Zhang, T. W. Button, V. O. Sherman, A. K. Tagantsev, T. Price, D. Iddles, "Effects of glass additions on the microstructure and dielectric properties of barium strontium titanate (BST) ceramics", J. Eur. Ceram. Soc. 30 (2010) 407-412. 10. K. Xu, M. Yao, J. Chen, P. Zou, Y. Peng, F. Li, X. Yao, "Effect of crystallization on the band structure and photoelectric property of SrTiO3 sol-gel derived thin film", J. Alloys Compd. 653 (2015) 7-13.
G. Wu, P. Li, D. Xu, B. Luo, Y. Hong, W. Shi, C. Liu, "Hydrothermal synthesis and visible-light-driven photocatalytic degradation for tetracycline of Mn-doped SrTiO3 nanocubes", Appl. Surf. Sci. 333 (2015) 39-47.
F. Zaza, G. Orio, E. Serra, "Quality by design approach for SrTiO3 perovskite nanomaterials synthesis", J. Mater. Sci. 51 (2016) 9649-9668.
L. F. da Silva, L. J. Q. Maia, M. I. B. Bernardi, J. A. Andrés, V. R. Mastelaro, "An improved method for preparation of SrTiO3 nanoparticles", Mater. Chem. Phys. 125 (2011) 168-173.
X. Liu, H. Bai, "Liquid-solid reaction synthesis of SrTiO3 submicron-sized particles", Mater. Chem. Phys. 127 (2011) 21-23.
S. Neogi, U. Chowdhury, A.-K. Chakraborty, J. Ghosh, "Effect of mechanical milling on the structural and dielectric properties of BaTiO3 powders", IET Micro & Nano Letters 10 (2015) 109-114.
L. Wu, M. C. Chure, K. K. Wu, W. C. Chang, M. J. Yang, W. K. Liu, M. J. Wu, "Dielectric properties of barium titanate ceramics with diffrent materials powder size", Ceram. Int. 35 (2009) 957-960.
S. Neogi, U. Chowdhury, A. K. Chakraborty, J. Ghosh, "Effect of mechanical milling on the structural and dielectrical properties of BaTiO3 powders", Micro Nano Lett. 10 (2015) 109-114.
R. L. Coble, “Effects of particle-size distribution in initial-stage sintering”, J. Am. Cerami. Soc. 56 (1973) 461-466.
C.R.K. Monah, P. K. Bajpai, "Effect of sintering optimization on the electricalproperties of bulk BaxSr1-xTiO3 ceramics", Physica. B. (2007) 2713-2188.
A. Friederich, X. Zhou, M. Sazegar, J. Haubelt, R. Jakoby, M. J. Hoffmann, J. R. Binder, "The influence of processing on the microstructure and the microwaveproperties of Co-F-codoped barium strontium titanate thick-films", J. Eur. Ceram.Soc. 32 (2012) 875-882.
V. I. Grygoruk, V. V. Oliynyk, V. L. Launets, G. V. Lisachuk, R. V. Kryvobok, A. V. Zakharov, B. A. Karputin. Electrodynamics Characteristics of Ceramics Based on SrO-Al2O3-SiO2 System in Microwave Range/Journal of Nano- and Electronic Physics, 2017, Т.9, №5, с.05014(5) DOI:10.21272/jnep.9(5).05014
Study of the electrodynamic properties of composite ceramics / V.I. Hryhoruk, V.V. Oliynyk, V.V. Zagorodniy, G.V. Lisachuk, R.V. Kryvobok, V.V. Voloshchuk, M.S. Maystat, O.M. Lapuzina // Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni, 2023, Vol. 14, № 2, Р. 249–254 https://doi.org/10.15407/hftp14.02.249
Akman F, Kaçal MR, Almousa N, Sayyed MI, Polat H. Gamma-ray attenuation parameters for polymer composites reinforced with BaTiO3 and CaWO4 compounds. Prog Nucl Energy 121:103257 (2020). https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2020.103257
Microwave Electrodynamics Characteristics of Ceramic Materials / V.І. Grygoruk, V.V. Oliynyk, V.V. Zagorodnii, G.V. Lisachuk, R.V. Kryvobok, A.V. Zakharov, V.V. Voloshchuk, M.S. Maistat // Journal of Nano- and Electronic Physics, 2022, Vol. 14, № 1. рр. 01016-1 - 01016-4 https://doi.org/10.21272/jnep.14(1).01016
Creation of electrically conductive composite ceramics based on facing tiles with the addition of SiC / G. V. Lisachuk, M. D. Sakhnenko, Y. M. Pitak, R. V. Kryvobok, M.S. Maistat, A.V. Zakharov, V.V. Voloshchuk, V.V. Saray (National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, Ukraine) // Scientific research on refractories and technical ceramics: Collection of Scientific Papers – 2021. – No. 121. – P.121-128. https://doi.org/10.35857/2663-3566.121.13
Technology for the manufacture of radio-absorbing ceramics / G. V. Lisachuk, R. V. Kryvobok, A. V. Zakharov, M. S. Maystat, V. V. Voloshchuk, V. V. Sarai // Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Innovative Research in Students' Scientific Works, 2021, No. 2 (1362). – P. 9-14. https://doi.org/10.20998/2220-4784.2021.02.02
Lisachuk G., Kryvobok R., Pitak Y., Lapuzina O., Gusarova I., Lisachuk L., Grebenyuk A. Ceramics with adjustable dielectric properties based on the system SrO – TiO2 – SiO2. Przeglad Elektrotechniczny. 2018. 94 (1): 163-166.
Benavente R., Salvador M.D., Centeno A., Alonso B., Zurutuza A., Borrell A. Study of Microwave Heating Effect in the Behaviour of Graphene as Second Phase in Ceramic Composites. Materials. 2020. 13 (5): 1119.
Dhawan S.K., Ohlan A., Singh K. Designing of Nano Composites of Conducting Polymers for EMI Shielding. Advances in Nanocomposites-Synthesis, Characterization and Industrial Applications. 2011: 429.
