mateltechИзвестия высших учебных заведений. Материалы электронной техникиIzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering1609-35772413-6387MISIS10.17073/1609-3577-2015-4-261-266mateltech-224Research ArticleМатериаловедение и технология. Магнитные материалыMATERIALS SCIENCE AND TECHNOLOGY. MAGNETIC MATERIALSВЛИЯНИЕ БАЗОВОГО СОСТАВА И МИКРОСТРУКТУРЫ НИКЕЛЬ–ЦИНКОВЫХ ФЕРРИТОВ НА УРОВЕНЬ ПОГЛОЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯEFFECT OF THE BASE COMPOSITION AND MICROSTRUCTURE ON THE LEVEL OF ABSORPTION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN NICKEL−ZINC FERRITEАндреевВ. Г.AndreevV. G.

Андреев Валерий Георгиевич — доктор технических наук, профессор 

ул. Маяковского, д. 57А, Кузнецк, 442537

Valery G. Andreev — Dr. Sci. (Eng.), Professor 

57A Mayakovsky Str., Kuznetsk, Penza region 442530

kiiut@sura.ruМеньшоваС. Б.MenshovaS. B.

Меньшова Светлана Борисовна — кандидат технических наук, научный сотрудник 

ул. Маяковского, д. 57А, Кузнецк, 442537

Svetlana B. Menshova — Cand. Sci. (Eng.), Researcher 

57A Mayakovsky Str., Kuznetsk, Penza region 442530

savva_72@mail.ruКостишинВ. Г.KostishinV. G.

Костишин Владимир Григорьевич — доктор физико-математических наук, профессор, зав. кафедрой 

Ленинский просп. д. 4, Москва, 119049

Vladimir G. Kostishin — Dr. Sci. (Phys.–Math.), Professor, Head of Department of the Technology of Electronic Materials 

4 Leninsky Prospekt, Moscow 119049

drvgkostishyn@mail.ruЧитановД. Н.ChitanovD. N.

Читанов Денис Николаевич — кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией 

Ленинский просп. д. 4, Москва, 119049

Denis N. Chitanov — Cand. Sci. (Phys.−Math.), Head of Laboratory 

4 Leninsky Prospekt, Moscow 119049

denchitanov@mail.ruКлимовА. Н.KlimovA. N.

Климов Алексей Николаевич — инженер 

ул. Маяковского, д. 57А, Кузнецк, 442537

Alexey N. Klimov — Engineer 

57A Mayakovsky Str., Kuznetsk, Penza region 442530

nibbana@mail.ruКиринаА. Ю.KirinaA. Yu.

Кирина Алина Юрьевна — инженер 

ул. Маяковского, д. 57А, Кузнецк, 442537

Alina Yu. Kirina — Engineer 

57A Mayakovsky Str., Kuznetsk, Penza region 442530

kiiut@sura.ruВергазовР. М.VergazovR. M.

Вергазов Рашит Мунирович — инженер 

ул. Красная, д. 40, Пенза, 440026

Rashit M. Vergazov — Engineer 

40 Krasnaya Str., Penza 440026

cnit@pnzgu.ruБибиковС. Б.BibikovS. B.

Бибиков Сергей Борисович — кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией 

ул. Косыгина, д. 4, Москва, 119334

Sergey B. Bibikov — Cand. Sci. (Phys.−Math.), Head of Laboratory 

4 Kosygin Str., Moscow 119334

sb@deom.chph.ras.ruПрокофьевМ. В.ProkofevM. V.

Прокофьев Михаил Владимирович — кандидат химических наук, доцент 

Волоколамское ш., д. 4, Москва, 125871

Mikhail V. Prokofev — Cand. Sci. (Chem.), Ass. Professor 

4 Volokolamskoe Shosse, Moscow 125993

mai@mai.ruКузнецкий институт информационных и управленческих технологий (филиал Пензенского государственного университета)РоссияKuznetsk Institute of Information and Management Technologies (branch of Penza State University)Russian FederationНациональный исследовательский технологический университет «МИСиС»РоссияNational University of Science and Technology «MISIS»Russian FederationПензенский государственный университетРоссияPenza State UniversityRussian FederationФГБУН Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля Российской академии наукРоссияN.M. Emanuel Institute of Biochemical Physics RASRussian FederationМосковский авиационный институт (Национальный исследовательский университет)РоссияMoscow Aviation Institute (National Research University)Russian Federation201514122017184261266Copyright © Андреев В.Г., Меньшова С.Б., Костишин В.Г., Читанов Д.Н., Климов А.Н., Кирина А.Ю., Вергазов Р.М., Бибиков С.Б., Прокофьев М.В., 20172017Андреев В.Г., Меньшова С.Б., Костишин В.Г., Читанов Д.Н., Климов А.Н., Кирина А.Ю., Вергазов Р.М., Бибиков С.Б., Прокофьев М.В.Andreev V.G., Menshova S.B., Kostishin V.G., Chitanov D.N., Klimov A.N., Kirina A.Y., Vergazov R.M., Bibikov S.B., Prokofev M.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://met.misis.ru/jour/article/view/224

Никель−цинковые ферриты относятся к перспективным радиопоглощающим материалам, так как они интенсивно поглощают электромагнитные волны в интервале частот от 50 до 1000 МГц. Проведены исследования электромагнитных свойств Ni—Zn−ферритовых радиопоглощающих материалов, полученных по различным технологическим режимам. Предложена модель, позволяющая оценить диэлектрическую проницаемость ферритового материала в зависимости от параметров микроструктуры и электрофизических свойств границ зерен. Установлено влияние базового состава и микроструктуры на уровень поглощения электромагнитного излучения Ni—Zn− ферритовыми радиопоглощающими материалами. Установлено, что увеличение содержания избытка Fe2O3 до 51 % (мол.) приводит к смещению частотного интервала поглощения электромагнитного излучения в сторону низких частот. Это можно объяснить увеличением магнитной и диэлектрической проницаемостей феррита. Показано, что более эффективно введение избытка Fe2O3 на стадии измельчения синтезированной шихты. Обнаружено, что увеличение температуры спекания до 1350 °С  также обеспечивает смещение частотного интервала поглощения электромагнитного излучения в сторону низких частот. Вероятно, это обусловлено увеличением магнитной и диэлектрической проницаемостей феррита и смещением частоты резонанса доменных стенок в результате формирования крупнозернистой структуры.

Promising absorbing materials include Ni—Zn−ferrites, as they quite intensively absorb electromagnetic waves in the 50 MHz to 1000 MHz frequency range. In this paper we have studied the electromagnetic properties of Ni—Zn ferrite absorbing materials obtained in different technological modes. We propose a model that allows one to evaluate the dielectric constant of the ferrite material depending on the parameters of the microstructure and electrical properties of grain boundaries. Influence of base composition and microstructure on the level of absorption of electromagnetic radiation by Ni—Zn ferrite absorbing materials has been found. An increase in Fe₂O₃ excess to 51 % has been found to shift the frequency interval of electromagnetic radiation absorption towards lower frequencies, and this effect can be explained by an increase in the dielectric and magnetic constants of ferrite. Introduction of excess Fe₂O₃ in step 2 of grinding proved to be more efficient. An increase in the sintering temperature to 1350 °C also provides for a shift of electromagnetic radiation absorption frequency interval towards lower frequencies, which can be explained by an increase of the dielectric and magnetic constants of ferrite and resonance frequency shift of domain walls due to the formation of a coarse−grained structure.

радиопоглощающие Ni—Zn−ферритымагнитная проницаемостьдиэлектрическая проницаемостьмикроструктурабазовый составferrite radio−absorbing materialsmagnetic permeabilitydielectric permeabilitymicrostructurebasic compositionReferencesKim, D. Developments of new em wave absorbers. / D. Kim // Internat. Symp. on Electrical and Electronics Eng. − HCM City, (Vietnam), 2005. − P. 23—29.Kim D. Developments of new em wave absorbers. International Symposium on Electrical & Electronics Engineering. 2005 Oct. 11, 12 205 HCM City, Vietnam, pp. 23—29.Лапшин, Э. В. Влияние параметров микроструктуры на радиофизические характеристики Ni—Zn−ферритовых материалов / Э. В. Лапшин, С. Б. Бибиков, М. В. Прокофьев, Р. М. Вергазов // Изв. вузов. Поволжский регион. Техн. науки. − 2010. − № 3 (15). − С. 123—135.Lapshin E. V., Bibikov S.B., Prokof’ev M.V., Vergazov R.M. Effect of microstructure parameters on radio physical characteristics of the Ni—Zn ferrite materials. Izv. vuzov. Povolzhskii region. Tekhnicheskie nauki = Math. universities. Volga region. Technical sciences. 2010, no. 3 (15), pp. 123—135. (In Russ.)Pat. N 8138959 B2. H01F1/34B2, H05K9/00M2, H01F1/36, C04B35/26H (US). Radio wave absorption material and radio wave absorber / S. Itoh, Y. Miyoshi, 18.10.2007.Shinroh Itoh, Yasuharu Miyoshi. Radio wave absorption material and radio wave absorber. US Patent № 8138959 B2. H01F1/34B2, H05K9/00M2, H01F1/36, C04B35/26H. 18.10.2007.Pat. N US7108799 B2. H01Q17/00, C04B35/26H, C04B35/057, C04B35/626A6H (US). Electromagnetic wave absorber formed of Mn—Zn ferrite / O. Kobayashi, K. Ito, M. Norizuki, 30.01.2004.Osamu Kobayashi, Kiyoshi Ito, Masashi Norizuki. Electromagnetic wave absorber formed of Mn—Zn ferrite. US Patent No. US7108799 B2. H01Q17/00, C04B35/26H, C04B35/057, C04B35/626A6H. 30.01.2004.Pat. N 6984338 B2. C04B35/26H, H01F1/34B2 (US). A mixed oxides of iron, zinc, titanium, tin, manganese and calcium; high electrical resistance, permeability, soft magnetism in a high frequency band, stable grain structure; power supply switches, electromagnetic wave absorbers / O. Kobayashi, O. Yamada, K. Ito, 28.01.2004.Osamu Kobayashi, Osamu Yamada, Kiyoshi Ito. A mixed oxides of iron, zinc, titanium, tin, manganese, and calcium; high electrical resistance, permeability, soft magnetism in a high frequency band, stable grain structure; power supply switches, electromagnetic wave absorbers. US Patent No. 6984338 B2. C04B35/26H, H01F1/34B2. 28.01.2004.Goncar, A. Problems of increasing of thermostability of highly permeable Ni—Zn ferrites and for telecommunications / A. Goncar, V. Andreev, L. Letyuk // J. Magn. Mag. Mater. − 2003. − V. 254–255. − P. 544—546.Goncar A., Andreev V., Letyuk L. Problems of increasing of thermostability of highly permeable Ni—Zn ferrites and for telecommunications. J. Magnetism and Magnetic Materials. 2003, vol. 254− 255. pp. 544—546.Kostishin, V. G. Influence of technological factors on dielectric permeability and radio−wave absorbing characteristics of nickel−zinc ferrites / V. G. Kostishin, R. M. Vergazov, V. G. Andreev, S. B. Bibikov // Russ. Microelectron. − 2012. − V. 41, N. 8. − P. 469— 473. DOI: 10.1134/S1063739712080094Kostishin V. G., Vergazov R. M., Andreev V. G., Bibikov S. B. Influence of Technological Factors on Dielectric Permeability and Radio−Wave Absorbing Characteristics of Nickel−Zinc Ferrites. Russian Microelectronics. 2012, vol. 41, nо. 8, pp. 469—473.Канева, И. И. Исследование возможности получения марганец−цинкового феррита по короткой технологической схеме / И. И. Канева, В. Г. Костишин, В. Г. Андреев, А. Н. Николаев, Е. И. Волкова // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. − 2013. − № 1. − С. 23—27. DOI: 10.17073/1609-3577-2013-1-23-27Kaneva I. I., Kostishyn V. G., Andreev V. G., Nikolaev A. N., Volkova E. I. Study the possibility of obtaining a manganese−zinc ferrite on the short flowsheet. Izvestiya vuzov. Materialy elektronnoi tekhniki = Materials of Electronic Technics. 2013, no. 1, pp. 23—27. DOI: 10.17073/1609-3577-2013-1-23-27 (In. Russ.)Непомнящий, В. В. Влияние различных технологических методов изготовления порошковых постоянных магнитов на их свойства / В. В. Непомнящий, Т. В. Мосина, А. К. Радченко, В. А. Назаренко // Порошковая металлургия. − 2009. − № 1/2. − С. 143—147.Nepomnyashchii V. V., Mosina T. V., Radchenko A. K., Nazarenko V. A. Influence of different technological methods of manufacturing powder permanent magnets on their properties. Poroshkovaya metallurgiya = Powder Metallurgy and Metal Ceramics. 2009, no. 1/2, pp. 143—147. (In. Russ.)Махнач, Л. В. Влияние оксидных добавок с перовскитоподобной структурой на микроструктуру и некоторые свойства магний−цинкового феррита / Л. В. Махнач, В. А. Ломоносов, В. В. Саевич, М. В. Новицкая, В. В. Паньков // Вестн. БГУ. − 2011. − Сер. 2. − № 1. − С. 10—14.Makhnach L.V., Lomonosov V. A., Saevich V. V., Novitskaya M. V., Pan’kov V. V. Effect oxide with perovskite structure additives on the microstructure and properties of some zinc−magnesium ferrite. Vestnik BGU = Bulletin BSU. 2011, vol. 2, no 1, pp. 10—14.Sunny, V. A flexible microwave absorber based on nickel ferrite nanocomposite / V. Sunny, P. Kurian, P. Mohanan, P. A. Joy, M. R. Anantharaman // J. Alloys and Compounds. − 2010. − V. 489, iss. 1. − P. 297—303. DOI: 10.1016/j.jallcom.2009.09.077Sunny V., Kurian Ph., Mohanan P., Joy P. A., Anantharaman M. R. A flexible microwave absorber based on nickel ferrite nanocomposite. Journal of Alloys and Compounds. 2010, vol. 489, no. 1, pp. 297—303. DOI: 10.1016/j.jallcom.2009.09.077Костишин, В. Г. Влияние микроструктуры на свойства радиопоглощающих никель−цинковых ферритов / В. Г. Костишин, Р. М. Вергазов, В. Г. Андреев, С. Б. Бибиков, С. В. Подгорная, А. Т. Морченко // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. − 2010. − № 4. − С. 18—22.Kostishyn V. G., Vergazov R. M., Andreev V. G., Bibikov S. B., Podgornaya S. V., Morchenko A. T. Effect of microstructure on the properties of radar absorbing nickel−zinc ferrite. Izvestiya vuzov. Materialy elektronnoi tekhniki = Materials of Electronic Technics. 2010, no. 4, pp. 18—22. (In. Russ.).Kong, I. Magnetic and microwave absorbing properties of magnetite−thermoplastic natural rubber nanocomposites / I. Kong, J. Magnetism and Magnetic Materials. − 2010. − V. 322, iss 21. − P. 3401—3409. DOI: 10.1016/j.jmmm.2010.06.036Ing Kong, Sahrim Hj Ahmad, Mustaffa Hj Abdullah, David Hui, Ahmad Nazlim Yusoff, Dwi Puryanti, Magnetic and microwave absorbing properties of magnetite−thermoplastic natural rubber nanocomposites. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2010, vol. 322, no. 21, pp. 3401—3409. DOI: 10.1016/j.jmmm.2010.06.036Kostishyn, V. G. Effect of the microstructure on the properties of radio−absorbing nickel−zinc ferrites / V. G. Kostishyn, R. M. Vergazov, V. G. Andreev, S. B. Bibikov, S. V. Podgornaya, A. T. Morchenko // Russ. Microelectron. − 2011. − V. 40, N 8. − P. 574— 577. DOI: 10.1134/S1063739711080117S. H. Ahmad, M. H. Abdullah, D. Hui, A. N. Yusoff, D. Puryanti //Kostishyn V. G., Vergazov R. M., Andreev V. G., Bibikov S. B., Podgornaya S. V., Morchenko A. T. Effect of the microstructure on the properties of radio−absorbing nickel−zinc ferrites. Russian Microelectronics. 2011, vol. 40. no 8. pp. 574—577.Пат. № 2417268 (РФ). Радиопоглощающий феррит / В. Г. Костишин, Л. В. Кожитов, Р. М. Вергазов, В. Г. Андреев, А. Т. Морченко, 27.04.2011.Kostishyn V. G., Kozhitov L. V., Vergazov R. M., Andreev V. G., Morchenko A. T. Radar−absorbing ferrite. RF patent. number 2417268 from 27.04.2011.Пат. № 2447551 (РФ). Безэховая камера / В. Г. Костишин, Л. В. Кожитов, В. Г. Андреев, А. Т. Морченко, А. Ю. Молчанов, 10.04.2012Kostishyn V. G., Kozhitov L. V., Andreev V. G., Morchenko A. T., Molchanov A. U. Anechoic chamber. RF patent. number 2447551 from 10.04.2012.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.