Научная статья на тему 'Исследование модификации электромагнитных полей метасредой'

Исследование модификации электромагнитных полей метасредой Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
79
9
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МЕТАМАТЕРИАЛЫ / КОМПОЗИТНЫЙ МАТЕРИАЛ / ИМПУЛЬСНОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ / НАНОКЛАСТЕРЫ / ПОЛЕОБРАЗУЮЩАЯ СИСТЕМА / РУПОРНАЯ АНТЕННА / METAMATERIALS / COMPOSITE MATERIAL / PULSED MAGNETIC FIELD / NANOCLUSTERS / FIELD-FORMING SYSTEM / HORN ANTENNA

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Хлопов Борис Васильевич, Шашурин Василий Дмитриевич, Мешков Сергей Анатольевич, Самойлова Валерия Сергеевна, Апакин Юрий Игоревич

Исследована модификация электромагнитных полей образцами, изготовленными из композиционных материалов, свойства которых обусловлены не столько свойствами составляющих его элементов, сколько искусственно созданной периодической структурой из опаловой матрицы с заполнением нанополостей (межсферических пустот) кластерами из магнитного проводящего материала, которые имеют произвольный размер и форму. Экспериментальные образцы, на основе метаматериалов, представляют собой метасреду с пространственной в диапазоне 50-300 нм модуляцией (дисперсией) магнитных, электрических свойств при размере активных областей (кластеров) в диапазоне 5-50 нм. Исследование влияния электромагнитных полей на нанокомпозиты и определение их электрических и магнитных свойств проведено в широком рабочем диапозоне. Разработаны методики, изготовлены и аттестованы стенды для испытаний. Например, стенд для оценки восприимчивости образцов композитных материалов при воздействии на них внешним равномерным электромагнитным полем, в полеобразующей системе соленоида в частотном диапазоне до 500 КГц. Приведены экспериментальные результаты воздействия импульсными магнитными полями на образцы, содержащие наночастицы Fe, Ni и Co, изготовленными из метаматериалов с решетчатой упаковкой наносфер SiO2. Представлен стенд для оценки восприимчивости образцов композитных материалов в дальней зоне при воздействии на них внешним электромагнитным полем. Проверка полевой зависимости коэффициента прохождения через нанокомпозит и полевой зависимости коэффициента отражения, содержащего наночастицы (Fe; Ni+Fe) проведена на частотах миллиметрового диапазона волн. Приведены результаты измерений характеристик рупорной антенны в дальней зоне с размещением нанокомпозитных материалов содержащих наночастицы Fe и Ni+Co в пространстве магнитного поля антенны. Влияние нанокомпозита на прохождение электромагнитной волны отражено в таблице.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Хлопов Борис Васильевич, Шашурин Василий Дмитриевич, Мешков Сергей Анатольевич, Самойлова Валерия Сергеевна, Апакин Юрий Игоревич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Study of the modification of the electromagnetic fields of meta medium

We investigated the modification of electromagnetic fields by means of samples made of composite materials whose properties are caused not so much by the properties of its constituent elements as by the artificially created periodic structure of an opal matrix with filling interspherical voids with clusters of magnetic conductive material which have arbitrary size and shape. Experimental samples represent a meta-environment with spatial modulation (dispersion) of magnetic, electrical properties with the size of active regions (clusters) in the range of 5-50 nm. We studied the effect of electromagnetic fields on nanocomposites and determined their electrical and magnetic properties in a wide operating range. We have developed methods and stands for testing. For example, a stand for assessing the susceptibility of samples of composite materials when exposed to an external uniform electromagnetic field in a field-forming system in the frequency range up to 500 KHz. The article presents the experimental results of exposure to pulsed magnetic fields on samples containing Fe, Ni, and Co nanoparticles made of metamaterials with lattice packing of SiO2 nanospheres. Also, presented a stand for assessing the susceptibility of samples of composite materials in the far zone when exposed to an external electromagnetic field. The article presents the results of measurements of the characteristics of a horn antenna in the far zone with the placement of nanocomposite materials containing Fe and Ni + Co nanoparticles in the antenna space. The effect of a nanocomposite with regard to the passage of an electromagnetic wave is shown in the table.

Текст научной работы на тему «Исследование модификации электромагнитных полей метасредой»

ЭЛЕКТРОНИКА. РАДИОТЕХНИКА

ИССЛЕДОВАНИЕ МОДИФИКАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ

ПОЛЕЙ МЕТАСРЕДОЙ

Хлопов Борис Васильевич, DOI 10.24411/2072-8735-2018-10277

АО "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт им. академика А.И. Берга", Москва, Россия, hlopovu@yandex.ru

Шашурин Василий Дмитриевич,

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия, shashurin@bmstu.ru

Мешков Сергей Анатольевич,

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия, sb6724l@mail.ru

Самойлова Валерия Сергеевна,

АО "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт им. академика А.И. Берга", Москва, Россия, Samvalser@yandex.ru

Апакин Юрий Игоревич,

АО "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт им. академика А.И. Берга", Москва, Россия, yura145557@yandex.ru

Ключевые слова: метаматериалы, композитный материал, импульсное магнитное поле, нанокластеры, полеобразующая система, рупорная антенна.

Исследована модификация электромагнитных полей образцами, изготовленными из композиционных материалов, свойства которых обусловлены не столько свойствами составляющих его элементов, сколько искусственно созданной периодической структурой из опаловой матрицы с заполнением нанополостей (межсферических пустот) кластерами из магнитного проводящего материала, которые имеют произвольный размер и форму. Экспериментальные образцы, на основе метаматериалов, представляют собой метасреду с пространственной в диапазоне 50-300 нм модуляцией (дисперсией) магнитных, электрических свойств при размере активных областей (кластеров) в диапазоне 5-50 нм. Исследование влияния электромагнитных полей на нанокомпозиты и определение их электрических и магнитных свойств проведено в широком рабочем диапозоне. Разработаны методики, изготовлены и аттестованы стенды для испытаний. Например, стенд для оценки восприимчивости образцов композитных материалов при воздействии на них внешним равномерным электромагнитным полем, в полео-бразующей системе соленоида в частотном диапазоне до 500 КГц. Приведены экспериментальные результаты воздействия импульсными магнитными полями на образцы, содержащие наночастицы Fe, N и Со, изготовленными из метаматериалов с решетчатой упаковкой нано-сфер SiO2. Представлен стенд для оценки восприимчивости образцов композитных материалов в дальней зоне при воздействии на них внешним электромагнитным полем. Проверка полевой зависимости коэффициента прохождения через нанокомпозит и полевой зависимости коэффициента отражения, содержащего наночастицы (Fe; Ni+Fe) проведена на частотах миллиметрового диапазона волн. Приведены результаты измерений характеристик рупорной антенны в дальней зоне с размещением нанокомпозитных материалов содержащих наночастицы Fe и №+Со в пространстве магнитного поля антенны. Влияние нанокомпозита на прохождение электромагнитной волны отражено в таблице.

Информация об авторах:

Хлопов Борис Васильевич, д.т.н., начальник отдела, АО "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт им. академика А.И. Берга", Москва, Россия

Шашурин Василий Дмитриевич, д.т.н., профессор, зав. кафедрой "Технологии приборостроения", МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия Мешков Сергей Анатольевич, д.т.н., профессор, МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Москва, Россия

Самойлова Валерия Сергеевна, инженер научно-технического отдела, АО "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт им. академика А.И. Берга", Москва, Россия

Апакин Юрий Игоревич, инженер научно-технического отдела, АО "Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт им. академика А.И. Берга", Москва, Россия

Для цитирования:

Хлопов Б.В., Шашурин В.Д., Мешков С.А., Самойлова В.С., Апакин Ю.И. Исследование модификации электромагнитных полей метасредой // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2019. Том 13. №6. С. 30-35.

For citation:

Hlopov B.V., Shashurin V.D., Meshkov S.A., Samoylova V.S., Apakin Yu.I. (2019). Study of the modification of the electromagnetic fields of meta medium. T-Comm, vol. 13, no.6, pр. 30-35. (in Russian)

T-Comm Том 13. #6-2019

Впеленне

Метасреда, искусственно созданная периодической структурой из опаловой матрицы с заполнением нанопо-лостей кластерами из магнитного проводящего материала определенного размера и формы, обладает характеристиками, несвойственными природным соединениям. Искусственная периодическая структура матрицы модифицирует диэлектрическую и магнитную проницаемости исходного материала [1]. Для достижения независимости избирательных свойств метасреды от направления электромагнитных волн используется объемная (_"Ш периодически упорядоченная), слоистая, частотиозависимая среда из структурообразующих элементов. Изменяющееся во времени электромагнитное поле с вектором напряженности, перпендикулярным поверхности матрицы из мультиферроидных материалов, вызывает потоки, которые, в зависимости от резонансных свойств структуры матрицы, порождают вторичное магнитное поле, усиливающее исходное либо противодействующее ему, что приводит к положительным или отрицательным эффективным значениям электромагнитной проницаемости (и) материала матрицы [2], Анализ мультнферро-идных материалов на основе железосодержащих, кобальтсо-держащих, барий содержащих и редкоземельных переходных металлических сплавов проведен с учетом отечественных и зарубежных источников [3,4]. Он позволил уточнить возможность и условия фазовых переходов материалов их магнитную восприимчивость к внешним магнитным полям [ 51 и разработат ь техно логическое оборудо вание и методики для исследования магнитных свойств образцов при воздействии внешних электромагнитных полей [6). Для оценки дальнейшего перспективного направления использования в электронной промышленности нанотехнологпй нами проведены исследования частотно-резонансных Свойств элементов структуры образцов нанокомпозитов, изготовленных на основе опаловых матриц, в зависимости ог их формы содержащих наночастицы Ре и М+Со в межеферических наногю-Л остях.

Условия фазовых переходов материалов

Пространственно неоднородный метамагернал с модуляцией {днепереней) электрических и диэлектрических параметров, ц диапазоне до 500 кГц, е высокой реал ьпой компонентой диэлектрической проницаемостью (е') и малыми значениями мнимой компоненты (е"), эффективно изменяет групповую и фазовую скорости падающего электромагнитного излучения и корректирует направления силовых линий электромагнитного и электрического поля. За счет таких физических характеристик как е, ц и, соответственно, реальной и мнимой компонентами показателя преломления, фокусируются электромагнитные поля, созданные в кластерах и объединенные в области с высоким значением напряженности электромагнитного поля. На рисунке 5 приведены графики частотных зависимостей с'и с".

Облучающее опаловую матрицу с заполнением нано-полостей кластерами из магнитного проводящего материала электромагнитное поле создает поверхностный эффект. Поверхностный эффект выражается в неравномерном распределении тока по сечению кластерного магнитного проводящего материала.

10» 10" Частота. Гц

Рис. I. Графики частотных зависимостей действительной е' и мнимой г." параметров диэлектрической проницаемости опаловых матриц, межсферические полости которых заполнены кластерами МзИе (а) и

Различные концентрации магнитного проводящего материала, размещаемого в опаловой матрице, в периодической структуре субмнкронных наносфер вЮ? с заполнением нанополостей, инициирует эффект близости тоКОпроводящих материалов. Периодическая структура матрицы из мультиферроидных материалов обеспечивает в электромагнитном ноле многоуровневую, пространственную равномерность напряженности магнитного поля при воздействии внешним электромагнитным полем,

В этом случае матрица обеспечивает фазовый переход своей электромагнитной структуры из лабиринтного в однородное состояние. Эффект близости представляет собой разновидность поверхностного эффекта и состоит в концентрации тока и соответственно электромагнитного поля в определенных зонах, состоящих из кластерного магнитного проводящего материала. В результате суммарного взаимодействия всех структурных кластерных зон, входящих в рассматриваемую среду, с пространственной модуляцией магнитных, электрических свойств, электромагнитное поле полеобразующен системы концентрируется в области размещения метасреды {преобразователя или фокусирующей линзы). Частотные зависимости микроволновой проводимости и компоненты диэлектрической восприимчивости для композитов на основе опаловых матриц с кластерами из магнитных металлов обеспечивают выделение полезной мощности. Для получения и формирования нанокомпозитов использовали образцы опаловых матриц с диаметром наношаров с/-260-280 им. [2,3].

Т-Сотт Уо1.13. #6-2019

ЭЛЕКТРОНИКА. РАДИОТЕХНИКА

Воздействия электромагнитным импульсом

на метасреду

Метаструкту р а - преобразующая электромагнитное поле матрица (фокусирующая линза) имеет габаритные размеры 19 х 11,3 х 2,6 (мм). Полученный прочный материал матрицы прошел механическую обработку до рабочих габаритных размеров.

На первом этапе провели проверку мультипликации и электромагнитной восприимчивости образцов матрицы методом воздействия электромагнитным импульсом в камере поле об разу [о щей системы. Методы измерений напряженности импульсного магнитного поля приведены в [6]. Измерения проводились в точках рабочего объема камеры полеобразующеи системы соленоида при емкости накопителей энергии 1500 мкФ. Измерения зависимости вектора напряженности импульсного магнитного поля, направленного перпендикулярно и параллельно плоскости образцов №№131 (Ре), 114 (№-|-Со) проводились 3 раза для уменьшения погрешности.

Анализ результатов проведенных экспериментов подтверждает, что при размещении образцов 31,114 в по-леобразующей системе [7] эффективная мультипликация методом воздействующих импульсных магнитных нолей со значением 825 КА/м осуществляется в пространственном сферическом объеме рабочей камеры. Конструктивное соединение двух образцов №131 в пластину с габаритными размерами 38,0 х 11,3 х 2,6 мм обеспечило в ограниченном пространстве рабочей камеры полеобразующеи системы эффективное размножение дипольных образований и мультипликацию воздействующих импульсных магнитных полей со значением 885 КАУм при измерении на расстоянии 28мм. Конструктивное соединение двух образцов: № 114 в пластину с габаритными размерами 38,0 х 11,3 х 2,6 мм обеспечило в ограниченном пространстве рабочей камеры полеобразующеи системы эффективное размножение дипольных образований и мультипликацию воздействующих импульсных магнитных полей со значением 871 КА/м при измерении на расстоянии 25мм. При облучении образцов метама-териала, размещенных в равномерном магнитном поле поле-образующей системы, в локальной области создается эффективная мультипликация ноля с увеличением значения напряженности в пространственном объеме рабочей камеры в сферических пределах значений радиуса к (зависит от геометрических факторов метамагернала). При удалении на большее расстояние от размещения образцов, напряженность электромагнитного поля приобретает среднее значение напряженности 720 КА/м, создаваемое полеобразующеи системой.

Воздействия на метасреду электромагнитным полем

в миллиметровом диапазоне частот

В опаловой матрице с меньшей концентрацией металлов наблюдается дисперсия диэлектрической проницаемости и проводимости с максимумом диэлектрических потерь на частотах миллиметрового диапазона, которую можно объяснить за счет механизма проводимости на переменном токе в несвязанных кластерах. Вклад проводимости на постоянном токе и в низкочастотном диапазоне ниже, чем значения проводимости в миллиметровом диапазоне частот. На рисунке 2 приведена полевая зависимость коэффициента отражения (а)

и прохождения (б) для нанокомпозита, содержащего наноча-етицы N1 и Ре. Величина коэффициентов приведенных на рисунке 2 может быть велика, гак как во многом зависит от структуры и технологии изготовления матрицы.

Магнитное поле, кЭ

3 о

5

£

5 -и.'

£

¡3

™ -"О

I

8-»

ёЛ1

А ч • ш

% I £

ч А * >

- 36 ГГц —С— 29 ГГц —*— Л ГГц ■о 31 ГГц —Зй ГГц —: -1-:

у к

.

14

Магнитное поле. кЭ

Рис. 2. Полевая зависимость коэффициента отражения (а) и прохождения (б) для и а но композита, содержащего наночастицы N1 и Ре на частотах миллиметрового диапазона

Частотная зависимость значений напряженности электромагнитного поля в метаматериалах [6| предопределяет возможность использования их в антенных устройствах в качестве преобразователя (фокусирующей линзы) электромагнитного поля. Проверка полевой зависимости коэффициента прохождения через нанокомпозит и полевой зависимости коэффициента отражения, содержащего наночастицы (Ре; М+Со) на частотах миллиметрового диапазона проведена на разработанном стенде с макетными образцами матриц №№131,! 14 и антенных устройств.

Секториальные рупора, имеют следующие геометрические размеры; приемный Р-плоскостной: а = 34 мм„ Ь -71 мм, И = 83 мм; передающий Е-плоскостной: а = 65 мм, Ь =65 мм, К = 160 мм. Корректирующие линзы диэлектрическая ЙЮ; с £ — 2,5, опаловая матрица образец №!31 с кластерами из магнитного проводящего материала (Те) и опаловая матрица образец №1 !4 с кластерами из магнитного проводящего материала (N¡+00), размещались в пенопластовом держателе с расстоянием от горловины рупора на а| = 30 мм. Измерение диаграммы направленности и коэффициента усиления антенн производилось при работе их в режиме передачи и приема по известной методике [8].

Т-Сотт Том 13. #6-2019

При экспериментальной проверке измерения проводились в диапазоне частот 23-37 ГГц с использованием режима передачи.

Рис. 3. Стенд исследования макетных образцов матриц: 1,6 - стойки для антенн, имеющие поворотные диски; 2 - излучающая антенна П6-69; 3 - генератор сигналов KEYS1GHT E8257D; 4 - анализатор спектра Agilent Е4447А; 5- исследуемый макет антенны №0005

На рисунке 3 приведена фотография стенда для исследования рупорных антенн. Результатами измерений являются значения мощности принимаемого сигнала в зависимости от угла поворота антенны и значения коэффициента усиления на крайних и центральной частотах диапазона. Исследуемый рупор укреплен на поворотном диске, на стойке с угломерным устройством. Рунорная антенна закреплена на поворотном диске таким образом, что диаграммы направленности измеряются как в Е- так и в Н-плоскости. Положение приемного рупора при измерении соответствует поляризации излучаемого рупором поля. Измеряется диаграмма направленности рупора в плоскости, совпадающей с широкой стороной его раекрыва, вращая передающий секториальный рупор относительно приемной антенны. При измерениях соблюдается условие, что расстояние от источника излучения до индикаторного устройства остается постоянным и равно Ь = 2,15 м, так как диаграмма направленности антенны характеризует зависимость амплитуды напряженности электрического поля Е,п в дальней зоне от угловых координат б при этом условии.

Корректирующие линзы устанавливают в раскрыве исследуемого рупора, как отмечалось ранее, наличие квадратичных фазовых искажений в раскрыве рупора приводит к нежелательным явлениям в характеристиках излучения. Существуют различные методы компенсации фазовых искажений в рупоре. Принцип действия их основан на искусственном выравнивании оптических длин путей, проходимых электромагнитной волной от вершины рупора до всех точек раекрыва. В данной работе для коррекции фазовых искажений в раскрыве рупора используются линзы, принцип действия которых рассмотрен [2]. Принцип действия линзы основан на том, что скорость распространения электромагнитных волн в материале линзы отличается от их скорости распространения в окружающем пространстве. Как известно, скорость распространения электромагнитной волны в любом диэлектрике меньше скорости света и определяется выражением, еС = V, где С - скорость света; е - относительная диэлектрическая проницаемость.

Для коррекции фазовых искажений в раскрыве необходимо выполнить линзу, подбирая соответствующим образом ее форму. Используя в качестве материала линзы систему параллельных металластии, можно создать линзу, подбирая соответствующим образом ее форму. Такую метапластинча-тую линзу принято называть ускоряющей. При плоском раскрыве рупора сторона линзы, обращенная к источнику волны, должна быть вогнутой Профиль линзы в этом случае определяется уравнением эллипса. Такая метапластинчатая линза, установленная в раскрыве рупора, обеспечивает синфазное распределение поля в раскрыве.

Наличие корректирующей линзы влияет на закон изменения амплитуды поля в раскрыве рупорной антенны. Измерение диаграммы направленности макета приемного рупора проводится в диапазоне частот 23-37 ГГц. Результатом измерений являются значения мощности принимаемого сигнала в зависимости от угла поворота антенны на крайних и центральной частотах диапазона. В данных измерениях поворот антенны производился в Е- и Н-плоскостях в секторе -75" ... +7511. Измерения коэффициента усиления приемного рупора проводятся по методу эталонной антенны.

Результаты измерения ширин диаграммы направленности по уровню -3 Дб в плоскости расширения рупора с различными образцами нанокомпозитных материалов, а так же полученные результаты по коэффициентам усиления представлены в табл. 1.

Таблица 1

23 ГГц 30 ГГц 37 ГГц

Без образное нанокомпозитных материалов

К. дБ 1 2о.5 К. дБ I 2(1.; К, дБ

17,9 28 19,3 14 20,2 24

С образцом Ni+Co (образец е меньшей толщиной)

19.7 30 20,4 16 20,7 27

С образном Ni+Co (образец с большей толщиной)

18,4 24 19.8 23 21,3 13

С обратом Fe

19,6 30 19,8 16 20,2 32 |

Таким образом, мы наблюдаем увеличение коэффициента усиления в измерениях с участием образцов. Сужение диаграммы направленности наблюдается лишь при увеличении толщины образца ЫИ-Со и только на крайних частотах исследуемого диапазона.

Заключение

1. В настоящей работе приведены исследования электромагнитных и диэлектрических свойств 30-нанокомпозитов на основе опаловых матриц, с внедренными в их межсферические нанополости металлическими наноча-стицами.

2. При облучении образцов мета матер и ала, размещенных в ограниченном пространстве рабочей камеры полеоб-разующей системы, в локальной области облучающего ноля создается эффективная мультипликация с увеличением значения напряженности поля

3. Проведено сопоставление изменений микроволнового сигнала при прохождении волной образца магнитной

T-Comm Vol.13. #6-2019

33

¥

ЭЛЕКТРОНИКА. РАДИОТЕХНИКА

матрицы и при отражении от нее. Установлено, что величина изменений и форма полевой зависимости коэффициентов прохождения и отражения для панокомпозитов с диэлектрическими частицами близки друг к яругу.

4. В миллиметровом диапазоне изменения коэффициентов прохождения через пластину нанокомпозита и отражения от нее вызваны двумя физическими явлениями - магнитным резонансом и антирезонансом.

5. Экспериментально продемонстрировало эффективное взаимодействие электромагнитных воли с 3D-нанокомпозитами. Установлено, что спектры магнитного резонанса содержат акустическую ве твь.

6. Полученные результаты создают предпосылки для разработки высокочастотных устройств, работа которых будет основана на использовании микроволнового магнитною резонанса в магнитных панокомпознтах па основе опаловых матриц.

Литература

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1, ВенОпк И.Б.. Вен Он к О, Г. Мета матер налы и их применение в технике сверхвысоких частот (Обзор) // Журнал технической физики. 2013. том 83, вып. 1. С. 3-27.

2. Беляшт А.Ф., Чучева Г.В.. Хлопов Б.В. Формирование, строение и физические свойства нанокочпозитов: опаловые ма трицы - метатитанаты металлов // Материалы Международной научно-технической конференций «1NTRRMATIC-2017, Москва, 2017, С. 132-135.

3. Хлопов Б.В.. Чучева Г.В,, МиШягина Л.Б. Фазовые изменении мультиферроидных магнитных материалов, применяемых в системах внешней памяти // Известия саратовского университета. Новая серия. Серия: фишка, т ом I 7. № 1. 201 7. С. 33-43.

4. Ymmzhe Pino. Mutti-Ferroîc Polymer Naiiopartiete Composites Гот Next Generation M eta materia I s// AOARD. Final Report, April 25tli 2016. P. 13.

5. Cmowioem MII, Беляниь А.Ф.. Б опт ух В., Чучева Г,В., Хлопов Б,В. Особенности фазовых превращений и кристаллизации металлов и соединений на их основе (Ni, l'e) в межефернческих полостях решетчатых упаковок иапосфер Si<K Сборник научных трудов XXI Международной научно-технической конференции «Высокие технологии в промышленности России», XXVII! Международного симпозиума «Тонкие пленки в электронике»,. VIII Международной научно-техническом конференции «Наноип-жеиерин». 8- 10 сентября 2016 г. г. Москва. Россия. С. 355-360,

6. Хлопов Б. В., Шашурин В.Д.. Чучева Г В.. Самойлова B.C., Митягина А.Б. Исследование возможности мультиферроидных метаматериалов на основе опаловых матриц изменять свои параметры под воздействием внешнего электромагнитного ноля It T-Cotnm: Телекоммуникации и транспорт. 2017. Том ¡1. №10.. С, 38-44.

7. Хлипив Б.В., Ссшойдобич МЛ,. Мчтигин А./О. Исследование пространственного мультиплицирования импульсного магнитного поля образцами метаматериалов // Т-Соптго. 2013. № 1 С. 48-50

8. Шабунин C H.. Мительман С.Н.. Князев И.С. Измерение параметров антенн : учеб. пособие; под общ. ред. С.Н. Шабу ни на. Екатеринбург: Изд-во Урал, Ун-та, 2014. 56 с.

T-Comm Том 13. #6-2019

STUDY OF THE MODIFICATION OF THE ELECTROMAGNETIC FIELDS OF META MEDIUM

Boris V. Hlopov, JSC "CNIRTI named after academician A.I. Berg", Russian Federation, Moscow, Russia, hlopovu@yandex.ru Vasily D. Shashurin, MGTU of N.E Bauman, Moscow, Russia, shashurin@bmstu.ru Sergey A. Meshkov, MGTU of N.E. Bauman, Moscow, Russia, sb67241@mail.ru Valeria S. Samoylova, JSC Central Research Radio Engineering Institute of the Academician A.I. Berg, Moscow, Russia,

samvalser@yandex.ru

Yuriy I. Apakin, JSC Central Research Radio Engineering Institute of the Academician A.I. Berg, Moscow, Russia,

yura145557@yandex.ru

Abstract

We investigated the modification of electromagnetic fields by means of samples made of composite materials whose properties are caused not so much by the properties of its constituent elements as by the artificially created periodic structure of an opal matrix with filling interspherical voids with clusters of magnetic conductive material which have arbitrary size and shape. Experimental samples represent a meta-environment with spatial modulation (dispersion) of magnetic, electrical properties with the size of active regions (clusters) in the range of 5-50 nm. We studied the effect of electromagnetic fields on nanocomposites and determined their electrical and magnetic properties in a wide operating range. We have developed methods and stands for testing. For example, a stand for assessing the susceptibility of samples of composite materials when exposed to an external uniform electromagnetic field in a field-forming system in the frequency range up to 500 KHz. The article presents the experimental results of exposure to pulsed magnetic fields on samples containing Fe, Ni, and Co nanoparticles made of metamaterials with lattice packing of SiO2 nanospheres. Also, presented a stand for assessing the susceptibility of samples of composite materials in the far zone when exposed to an external electromagnetic field. The article presents the results of measurements of the characteristics of a horn antenna in the far zone with the placement of nanocomposite materials containing Fe and Ni + Co nanoparticles in the antenna space. The effect of a nanocomposite with regard to the passage of an electromagnetic wave is shown in the table.

Keywords: metamaterials, composite material, pulsed magnetic field, nanoclusters, field-forming system, horn antenna. References

1. Vendik I.B., Vendik O.G. (2013). Metamaterials and their application in microwave technology (Review). Technical Physics. Vol. 83, No.

1. pp. 3-27.

2. Hlopov B.V., Chucheva G.V., Belyanin A.F. (2017). Formation, structure and physical properties of nanocomposites: opal matrices -metal metatitanates. INTERMATIC-2017, pp. 132-135.

3. Hlopov B.V., Chucheva G.V., Mityagina A.B. Phase (2017). Changes of multiferrod magnetic materials used in external memory systems. Izvestiya of Saratov university. New series. Vol. 17. Issue 1, pp. 21-33.

4. Yuanzhe Piao. (2016). Multi-Ferroic Polymer Nanoparticle Composites for Next Generation Metamaterials. AOARD. Final Report. April 25th 2016. P. 13.

5. Samoylovich M.I., Belyanin A.F., Bovtun V., Chucheva G.V., Hlopov B.V. (2016). Features of phase transformations and crystallization of metals and compounds based on them (Ni, Fe) in interspherical cavities of lattice packings of SiO2 nanospheres. Сollection of scientific papers of the XXI International Scientific and Technical Conference "High Technologies in the Industry of Russia", XXVIII International Symposium "Thin Films in Electronics", VIII International Scientific and Technical Conference "Nanoengineering", pp. 355-360.

6. Hlopov B.V., Shashurin V.D., Chucheva G.V., Samoylova V.S., Mityagina A.B. (2017). The possibility research of multiferroidny metamaterials on the basis of opal matrixes to change the parameters under the influence of the external electromagnetic field. T-Comm, vol. 11, no.10, pp. 38-44.

7. Hlopov B.V., Shashurin V.D., Mityagin A.Y. (2013). Investigation of the spatial multiplication of a pulsed magnetic field by metamaterial samples. T-Comm. No. 1, pp. 48-50.

8. Shabunin, Yu.E. Mitelman, N.S. Knyazev (2014). Measurement parameters of antennas. Yekaterinburg. 56 p.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.