CC BY
49
Исследования восприимчивости к магнитным полям образцов нанокомпазитных материалов на основе опаловых матриц для аппаратуры стирания информации
Исследованы свойства образцов метаматериалов на основе опаловых матриц, с заполнением их нанополостей кластерами различных магнитных и немагнитных металлов или магнитных кристаллитов.
Разработан метод оценки восприимчивости к магнитным полям разработанных композитных материалов при воздействии на них внешними электромагнитными полями. Приведено разработанное и изготовленное технологическое оборудование, состоящее из полеобразующей системы, генератора тока, источника питания, системы охлаждения дросселя и аттестованных и поверенных измерительных приборов. Приведены экспериментальные результаты воздействия на метаматериалы как на нанокомпозиты, представляющие собой наноструктурированную дискретную среду, внешними электромагнитными полями с получением значительного электрического "отклика", в свою очередь, приводящего, в частности, к эффекту мультиплицирования для приложенных электромагнитных полей в полеобразующей системе технологического испытательного оборудования на частотах ниже 1010 кГц. Экспериментально подтверждено, что в диапазоне частот до 1010 кГц, изменяются значения параметров магнитного поля в Ключевые опою штшге^апы, полеобразующей системе технологического испытательного оборудования. Приведены экспериментальные
техьюлогическое оборудов<ание, характеристики пространственного мультиплицирования магнитных полей в области размещения
нанокотозип,I,опаловые матрицы, композитных материалов при воздействии на них внешними электромагнитными полями. Получено и
мультиплицир°вание, этю^матигиые тщ экспериментально подтверждено, что воздействие на образцы нанокомпозитов внешним электромагнитным прекурсор, кластер металла, полем, в ограниченном пространстве рабочей камеры полеобразующей системы, привод ит к эффективному
стирание информации. увеличению значения магнитного поля в локальной области пространственного объема до 120 кА/м.
Хлопов Б.В.,
ФГУП "ЦНИТИ имени академика А.И. Берга", hlopovu@yandex.ru
Чучева Г.В.,
Институт Радиотехники и Электроники им ВАКотельникова РАН, chucheva@ms.ire
Самойлович М.И.,
Центральный научно-исследовательский технологический институт "Техномаш", samoylovich@technomash.ru
Метаматериалы как нанокомпозиты представляют собой
наноструктурированную дискретную среду, периодическую изменяющуюся по электромагнитным свойствам составляющих ее элементов. К наиболее перспективным трехмерным материалам подобного типа можно отнести решетчатые упаковки микросфер кремнезема со структурой опала (опаловые матрицы), с заполнением их нанополостей кластерами различных магнитных и немагнитных металлов или магнитных кристаллитов [1-4], В опаловых матрицах, нанополости которых частично заполнены ниже приведенными в статье кристаллитами с указанными металлами, имеет место микроволновая проводимость, так что при воздействии на них внешними электромагнитными полями наблюдается значительный электрический "отклик", в свою очередь, приводящий, в частности, к эффекту мультиплицирования для приложенных электромагнитных полей. В настоящей работе рассмотрены физические свойства образцов опаловых матриц, чьи межсферические нанополости были частично заполнены кристаллитами следующих составов: титаната железа РеТь05 (образец №401); феррита состава N¡0 57п() 5Ре20+ (№405); металлов и их сплавов - МзРе (№ 396); МзРе+куб. фазы Со, № (№397); куб. фазы Со и N1 (№39); Ре (№395); Ре№3 (№414); №2Ре3 + рентгеноаморфные фазы металлов (№413); куб. фазы Со+Рс1 (№226); куб. фазы №+РеРй3 + рентгеноаморфпая фаза металлов (№ 267), (или М+Ре+Рф.
Представлены результаты разработки устройств для стирания информации и технологического испытательного оборудования и стендов для исследования свойств указанных нанокомпозитов и влияния на них непрерывного и импульсного эле К1 ром а гн и тн ы х полей. По данным экспериментальных исследований на разработанном оборудовании найдены конструктивные и технологические решения, необходимые для создания эффекта мультиплицирования магнитных полей в полеобразующей системе бесконтактного устройства стирания информации и технологического испытательного оборудования.
2. На неструктурированные среды
на основе опаловых матриц
Опаловая матрица представляет собой плотно упакованную периодическую структуру субмикронных микросфер 810; диаметром 190-350 им, - другими словами решетчатую упаковку микросфер рентгеноаморфного кремнезема, при этом, тетраэдр и чес кие и отстаэдрические полости, образованные контактирующими микросферами не заполнены. Синтез образцов опаловых матриц с диаметрами наносфер 5Юг от 190 до 350 нм был описан в ряде работ, например [3, 4]. Нанокомпозиты на основе опаловых матриц, были получены методом пропитки с последующей термической обработкой. Степень заполнения межсферических нанополостей материалами, вводимыми пропиткой водными растворами солей, от числа пропиток (экспериментальные данные) изменяется от 15-25% при одной пропитке до —60% (20-30 пропиток). Метод пропитки является одним из наиболее простых способов введения различных химических элементов и соединений в межсферические нанополости опаловых матриц. Метод основан па заполнении нанополостей опаловой магрицы веществом-прекурсором с определенным химическим составом и предполагает проведение последующей термообработки, в процессе которой в указанных полостях формируется необходимый химический состав.
9.9
S V
ОС
с
о о? с
О w
£ 05
Ï 0.4 2
Е : '
H- 0.J
3 С 1
Рис. 11. Сравнительные характеристики магнитной
восприимчивости от изменения частоты при использовании
следующих образцов наноматериалов, содержащих кластеры: [ - КеТь05; 2 - N¡+1*4; 3 - И^Ге+Со; 4 - №+Со; 5 - Ре; 6 - FeN¡J;
7 - Т\ьРе3+ доп. рентгеноаморфные фазы металлов 8-Ы^32по^Ре204;9-Со+Рё; Ю-М+Ре+Рй; 11 -Си
Экспериментально получено и показано значительное изменение характеристик магнитной восприимчивости образцов метаматериалов от заполнения нанололостей решетчатых упаковок микросфер кремнезема со структурой опала кластерами приведенных выше магнитных металлов и немагнитного металла (Си).
5. Заключение
1. Экспериментально подтверждено в опаловых матрицах, в которых нанополости частично заполнены укачанными металлами, наблюдается микроволновая проводимость.
2. При воздействии внешних электромагнитных полей, наблюдается значительный электрический "отклик", который приводит к возникнавению эффекта мультиплицирования для компонент магнитного поля.
3. Воздействие на образны нанокомпозитов внешним электромагнитным полем, в ограниченном пространстве рабочей камеры полеобразующей системы, приводит к эффективному увеличению магнитного поля в локальной области пространственного объема.
4. За счет электрического поля, образующегося при наличии в образцах микроволновой проводимости, имеет место дополнительный эффект мультипликации в виде увеличения компоненты магнитного ноля в пространственном объеме рабочей камеры до 120 кА/м.
5. Разработанные методики использованы при испытаниях радиоэлектронных устройств стирания информации.
Авторы выражают признательность Л.Б. Ринкевичу за полезное обсуждение и оказанное содействие.
Литература
!, Ринкевич A.B., Устинов В.В. Самойлович М.И.. Белянин А.Ф.. Клещева С.М.. Кузнецов Е.А. Нанокомпозиты на основе опаловых матриц с ЗЛ-сгруктурой, образованной магнитными напочастииа-ми // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2008. №4, — С.55-63,
2. Самойлович М.И.. Бовтун В., Ринкевич А.Б.. Белянин А.Ф.. Клещева С.М, Кемпа М„ Нужный Д. Пространственно-неоднородные материалы на основе решетчатых упаковок нано-сфер SiO;// Инженерная физика, 2010.№6.-С.29-38.
3. Хлопов Б.В., Самойлович М.И., Бовтун В. Исследование эффекта мультипликации электромагнитных полей в устройствах бесконтактного стирания информации с электронных носителей с использованием нанокомпозитов на основе опаловых матриц // Нано и микросистемная техника, 2013. - №7. - С. 6-13.
4. Хлопов Б.В., Самойлович М.И., Митягин А.Ю. Использование метаматериалов на основе опаловых матриц в системах стирания информации па магнитных носителях // Наноинженерия, 2013. -№4. - С.29-34.
5. Ринкевич А.Б.. Бурханов A.M., Самойлович М.И.. Белянин А.Ф.. Клещева С.М.. Кузнецов Е.А, 3D-нанокомлозитные металлодиэлектрические материалы на основе опаловых матриц // Российский химический журнал, 2012. T. LV1, №1-2. С. 26-35,
6. Хлопов Б.В., Самойлович М. И, Митягин А.Ю. Исследование пространственного мультиплицирования импульсного магнитного ноля образцами метаматериалов // T«Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2013. №1. С. 48-51.
7. Хлопов Б.В.. Лобанов Б.С.. Пикуль А.И. Методы повышения эффективности защиты информации, хранящейся на жестких магнитных дисках И T-Comm: Телекоммуникации и транспорт, 2009. № 4. - С. 8-13.
8. Хлопов В.В. Многовекторные магнитные системы II XIII Международная научно-практическая конференция «Современные информационные и электронные технологии», - Одесса, 4-8 июня 2012.-С. 137.
9. Патент RU № 2323491 от 27.04,2008 г. (приоритет от 16.05.2006 г.). Б юл. № 12.
10. KongJ.A. Electromagnetic wave interaction with stratified negative isotropic media // Progress In Electromagnetics Research, PI PR. 2002. V. 35. P. 1-52.
11. Патент №60255, Российской Федерации, «Устройство стирания записанной информации» / Хлопов R,R„ Фссенко М. 13., 2007, 10.01.2007. Бюл.№1.
12. Хлопов Б.В., Шпак A.B.. Фесенко М.В. Разработка устройств необратимой модификации активных слоев полупроводниковых носителей: Монография. - М,: НИЦ «Инженер», 2013. - 240 с.
Частота, кГц
86
T-Comm #10-2014
Studies of sensitivity to magnetic fields samples nanocomposite materials on the basis of opal matrices for equipment deletion
Khlopov B.V., FSUE "snifi named after academician AI. Berg" Russian Federation, hlopovu@yandex.ru Chucheva G.V., Institute ofRadio engineering and Electronics RAS VA Kotelnikova, Russian Federation, chucheva@ms.ire Samoylovich M.I., Central Research Technological Institute "TECHNOMASH", Moscow, samoylovich@technomash.ru
Abstract
Sample properties of metamaterials based on opal matrices with filling their nanoporosity clusters of different magnetic and non-magnetic metals or magnetic crystallites are investigated. Method of assessing susceptibility to magnetic fields developed composite materials when exposed to external electromagnetic fields had been developed. Designed and manufactured process equipment, consisting of field forming system, power generator, power supply, cooling system throttle and attorneys and certified measuring instruments is showed. Experimental results impact on metamaterials as nanocomposites, representing discrete nanos-tructured environment, external electromagnetic fields with substantial electric "response", in turn, leading, in particular, to the effect multiplicitive to applied electromagnetic fields in field forming system technological testing equipment at frequencies below 1010 kHz. It was experimentally confirmed that in the frequency range up to 1010 kHz, change the parameter values of the magnetic field in field forming system technology testing equipment. Experimental characteristics of spatial multiplicitive magnetic fields in the layout area of composite materials when exposed to external electromagnetic fields. Received and confirmed experimentally that exposure to samples of nanocomposites external electromagnetic field, in the limited space of the working chamber field forming system, leads to an effective increase in the value of the magnetic field in the local region of the spatial volume of up to 120 kA/m.
Keywords: metamaterials, equipment, nanocomposites, opal matrix, multiplizieren, electromagnetic fields, precursor, a metal cluster, the erasing of information.
References
1. Rinkevich A.B., Ustinov V.V., Samoylovich M.I., Belyanin AF, Kleshcheva S.M., Kuznetsov EA. Nanocomposites based on opal matrices with 3D-structure formed of magnetic nanoparticles / Technology and design of electronic equipment, 2008. No4. pp.55-63.
2. Samoylovich M.I, Bovlun V, Rinkevich AB, Belyanin AF, Kleshcheva S.M., Kempa M, Nuzhny D. The desired Spatially inhomogeneous materials based on nano-lattice packings of spheres of SiO2 / Engineering Physics, 2010. No6. pp.29-38.
3. KhlopovB.V, Samoylovich M.I, Bovlun V. Research the multiplier effect of electromagnetic fields in a non-contact devices erasing information from electronic media using nanocomposites based on opal matrices / Nano and Microsystems, 2013. No7. pp. 6-13.
4. Khlopov B.V, Samoylovich M.I, Milyagin AY. The use of metamaterials based on opal matrices systems erase the information on magnetic media / Nanoengineering, 2013. No4. pp.29-34.
5. Rinkevich A.B., Burhanov AM, Samoylovich M.I, Belyanin AF., Kleshcheva S.M., Kuznetsov EA 3D-nanocomposite metallodielek-cal materials on the basis of opal matrices / Russian Chemical Journal, 2012. Vol. LVI. No1-2. pp. 26-35.
6. Khlopov B.V, Samoylovich M.I, Milyagin AY. The study of the spatial multiplication pulsed magnetic field samples metamaterials / T-Comm: Telecommunications and Transport, 2013. No1. pp. 48-51.
7. Khlopov B.V, Lobanov B.S., Fikul AI. Methods of improving the protection of data stored on hard disks magnetic / T-Comm: Telecommunications and Transportation, 2009. No4. pp 8-13.
8. KhlopovB.V Multi-vector magnetic systems / XIII International scientific-practical conference "Modern information and electronic technologies." Odessa, June 4-8, 2012. 137 pp.
9. Patent RU № 2323491 from 27.04.2008, the priority (from 16.05.2006). Bull. Number 12.
10. Kong J.A Electromagnetic wave interaction with stratified nega-tive isotropic media / Progress In Electromagnetics Research, PIER. 2002. V 35. pp. 1-52.
11. Patent №60255, the Russian Federation, "Device-Rania of recorded information" / Flakes BV, Fesenko MV, 2007 10.01.2007. Byul. No1.
12. Khlopov B.V, Shpak AV, Fesenko M.V. Development of devices irreversible modification of the active layers of semiconductor media: Monograph. Moscow: SIC "Engineer", 2013. 240 p.
