Моделирование радиопоглощающих свойств пиролизованного полиакрилонитрила в диапазоне частот от 3 до 50 ГГц

В настоящее время широко изучаются электромагнитные характеристики различных, в том числе и полимерных, материалов с целью применения их в качестве радиопоглощающих покрытий в изделиях электроники. Одним из таких материалов является пиролизованный полиакрилонитрил (ППАН). Рассмотрена модель поглощения электромагнитной волны слоями ППАН с электропроводностью 72 и 180 См/м и шириной слоя от 0,15 до 2 мм, в том числе содержащих металлический наполнитель (так называемый металлокомпозит на основе ППАН), в частотном диапазоне 3—50 ГГц. Моделирование выполнено в программном пакете COMSOL Multiphysics.

Проведено сопоставление экспериментальных результатов с данными, полученными в ходе моделирования, по таким параметрам, как показатели отражения, прохождения и поглощения. Выводы, полученные из анализа данных моделирования, совпадают с результатами практических экспериментов. Анализ модели показал сходимость результатов моделирования с экспериментальными данными на качественном уровне.

1. Кербер М.Л., Виноградов В.М., Головкин Г.С., Горбаткина Ю.А., Крыжановский В.К., Куперман А.М., Симонов-Емельянов И.Д., Халиулин В.И., Бунаков В.А. Под ред. А.А. Берлина. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология. СПб.: Профессия; 2008. 560 с.

2. Патент (РФ) № 1721634 SU11, МПК H01B 1/04, H01B 1/18, H01B 1/20, H01B 1/22. Зализная Н.Ф., Земцов Л.М., Карпачева Г.П., Давыдов Б.Э., Козлов Ю.Г., Хрекин А.В., Щекин И.А. Способ получения проводящих покрытий. Заявл.: 01.11.1989; опубл. 23.03.1992. URL: https://yandex.ru/patents/doc/SU1721634A1_19920323

3. Берлин А.А., Гейдерих М.А., Давыдов Б.Э., Каргин В.А., Карпачева Г.П., Кренцель Б.А., Хутарева Г.В. Химия полисопряженных систем. М.: Химия; 1972. 272 с.

4. Давыдов Б.Э. Некоторые химические особенности и полупроводниковые свойства полисопряженных систем. Дисс. … д-ра хим. наук. М.; 1965. 487 с.

5. Ghorpade R.V., Cho D.W., Hong S.C. Effect of controlled tacticity of polyacrylonitrile (co)polymers on their thermal oxidative stabilization behaviors and the properties of resulting carbon films. Carbon. 2017; 121: 502—511. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2017.06.015

6. Obraztsov A.N., Volkov A.P., Petrushenko Y.V., Satanovskaya O.P. Application of nanocarbon cold cathodes in lighting elements. Surface and Interface Analysis. 2004; 36(5-6): 470—473. https://doi.org/10.1002/sia.1711

7. Han Q., Wang F., Wang Z., Yi Z., Na Z., Wang X., Wang L. PAN-based carbon fiber@SnO2 for highly reversible structural lithium-ion battery anode. Ionics. 2018; 24(4): 1049—1055. https://doi.org/10.1007/s11581-017-2261-0

8. Han Q., Shi M., Han Z., Zhang W., Li Y., Zhang X., Sheng Y. Synthesis of one-dimensional PAN-based carbon fiber/NiO composite as an anode material for structural lithium-ion batteries. Ionics. 2020; 26(12): 5935—5940. https://doi.org/10.1007/s11581-020-03762-8

9. Кожитов Л.В., Емельянов С.Г., Косушкин В.Г., Стрельченко С.С., Пархоменко Ю.Н., Козлов В.В., Кожитов С.Л. Технология материалов микро- и наноэлектроники. Курск: Юго-Западный государственный университет; 2012. 862 c.

10. Радченко Д.П., Запороцкова И.В., Кожитов Л.В. Радиопоглощающие свойства пиролизованного полиакрилонитрила: модель в диапазоне от 1 до 3 ГГц. Сб. трудов Междунар. науч. конф. «Актуальные проблемы прикладной математики, информатики и механики». Воронеж, 13–15 декабря 2021 г. Воронеж: ООО «Вэлборн»; 2022. С. 701—706.

11. Запороцкова И.В., Кожитов Л.В., Аникеев Н.А., Давлетова О.А., Муратов Д.Г., Попкова А.В., Якушко Е.В. Синтез, свойства и моделирование металлоуглеродных нанокомпозитов. Волгоград: Из-во ВолГУ; 2019. 534 с.

12. Zaporotskova I.V., Kozhitov L.V., Boroznina N.P., Kakorina O.A., Boroznin S.V., Radchenko D.P., Belonenko M.B. New radar-absorbing metal composites based on pyrolyzed polyacrylonitrile containing atoms of transition metals Ni and Co. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2021; 85(12): 1348—1353. https://doi.org/10.3103/S1062873821120376