CC BY
68
УДК 537.874.7 - 538.97
МИКРОВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОУГЛЕРОДНЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ С ФЕРРОМАГНИТНЫМИ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ
ВКЛЮЧЕНИЯМИ
^^^^^житов, **А.П. Кузьменко, *Д.Г. Муратов, **В.В. Родионов,
*А.В. Попкова, *Е.В. Якушко
* Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Ленинский пр., 4, Москва, Россия
**
ул. 50 лет Октября, 94, Курск, Россия
Аннотация. Металлоуглеродные нанокомиозиты на основе полиакрилонитрила и соединений металлов (Ее, N"1, Со), синтезированные иод действием ИК-нагрсвании и исследованные методами СЭМ, РФА, КРС, ИК-Фурьс спектроскопии, характеризуются углеродной нано-структурированной аморфной графитовой матрицей с равномерно распределенными наноча-стицами металлов (10-30 нм), их оксидов и соединений — Ее№з и ЕеСо, многослойных углеродных нанотрубок (~7-22 нм), а в составе нанокомпозита Ее-Со/С фуллероиодобных образований — Сбо. Для всех нанокомпозитов отмечается высокий уровень поглощения ЭМ-волн в диапазоне частот 20-40 ГГц. Предложены два механизма поглощения: диэлектрические потери в аморфной углеродной матрице и рассеивание электрической и магнитной составляющей ферромагнитными вклю чениями.
Ключевые слова: полиакрилонитрил, ИК-нагрев, металлоуглеродные нанокомпозиты, наночастицы металлов, КР-спектроскопия, углеродные нанотрубки, ферромагнитные наноча-стицы, радионоглощающие материалы, коэффициент передачи, коэффициент отражения.
Введение. Расширение частотного диапазона (до десятков ГГц), уровень развития беспроводной связи и микропроцессорной техники обострили проблему защиты информационных систем от электромагнитных помех и несанкционированного доступа. Исследования и разработки широкополосных поглотителей электромагнитных волн в СВЧ-диапазоне сосредоточены преимущественно на явлениях отражения и затухания, обусловленных комплексностью диэлектрической и магнитной нроницаемостей и изменением импеданса сред |1|, а также на создании поглощающих покрытий, обладающих четко выраженной наноструктурой |2-6| или состоящих из наночастиц с высоким порогом насыщения намагниченности и магнитной проницаемости |7|, Однако металлические магнитные наночастицы и поглощающие наноструктрированные покрытия не
Работа была выполнена при финансовой поддержке стипендии Президента Российской Федерации для молодых ученых и аспирантов № СП-4341.2013.1.
обеспечивают в широком гигагерцовом диапазоне достаточно стабильного коэффициента поглощения, так как он оказывается резонансно-зависящим от толщины покрытия и/или размеров, образующих наноструктуры. Широко исследуются нанокансунирован-ные материалы, состоящие из диэлектрических оболочек и магнитных ядер, которые характеризуются эффективным электромагнитным поглощением |8-13|.
В настоящей работе изучены углерод-ферромагнитные |14, 151 системы, обладающие как высокой электропроводностью, определяемой степенью упорядоченности углеродных структур и фаз, включая углеродные нанотрубки (УНТ), так и большими значениями намагниченности насыщения ферромагнитных фаз, комплексная проницаемость которых слабо зависит от частоты вследствие потерь на вихревые токи, индуцируемые электромагнитной волной.
Методика эксперимента. Образцами дня исследования служили металлоуглерод-пые ианокомпозиты Ее-М/С — (1), Ее/С — (2), М/С — (3) и Ее-Со/С — (4) па основе полиакрилонитрила (ПАН) [14, 15]. Прекурсоры для образцов 1^3 готовились путем совместного растворения ПАН и гидрата хлорида соответствующего металла в диме-тилформамиде (ДМФА) с последующим удалением растворителя. Концентрация ПАН в растворе ДМФА составляла 5 вес.%, металла 20 вес.% от массы полимера. В образец 4 железо вводилось в виде ацетилацетоната (Ее(СНЗС0СН=С(СНз)0)з), кобальт-ацетата (Со(СООН)2). Пиролиз проводился в камере ПК-нагрева установки «М1ЬА-5000». ПК-нагрев осуществлялся в двухстадийном режиме: предварительный отжиг на воздухе при 150 и 200°С по 15 мин. на каждой температурной стадии. В процессе нагрева удалялись остатки комплексно связанного с полимером растворителя и происходила первоначальная циклизация и структурирование ПАН. Основной этан ПК-нагрева производился в вакууме (~ 10-3 мм. рт. ст.) при температурах 500-800°С, Продолжительность основной стадии составляла 15 мин (См. таб. .Т\"21) |14|,
Таблица 1: Исходные параметры прекурсоров синтеза нанокомпозитов
и/и Нанокомиозит Исходный Концентра- Соотноше- Температура
состав ция метан-лов, вес.% ние металлов синтеза, °С
1 Ее-М/С ЕеС13(гидр.)-Х1С12(гидр,)/ ПАН 20 14-1 500
2 Ее/С ЕеС13(гидр.)/ ПАН 20 - 600
3 м/с Х1С12(гидр,)/ ПАН 20 - 500
4 ЕеСо/С Ее(ац.ац.)- Со(ац,)/ ПАН 20 14-1 800
Морфологические особенности и изменения структуры поверхностей в исследуемых материалах изучались на растровом электронном микроскопе (РЭМ) JEOL JSM-6610LV
x
дисперсионным анализатором (ЭДА) Oxford Instrments Х-Мах Silicon Drift Detector 2
дился на порошковом дифрактометре EMMA (60 kB, 80 мА,Си Ка, 1.54 А), Проводимость образцов в форме прессованной таблетки (250 атм, 1,1^1,6x20 мм) определялась с помощью LCR-метра Instek LCR-7821 при переменном сигнале U=1 В на частоте f = 1 кГц. Комплексный коэффициент отражения - S 11 21
цепей Anritsu Wiltron 37369А в объемном резонаторе (28WCAK, КСВН=1.30), который обеспечивал выделение и детектирование уровней падающей и отраженной волн электромагнитного излучения, прошедших и отраженных от образца. Перед началом измерений экранирующих характеристик производилась калибровка Anritsu Wiltron 37369А но стандартной методике. Исследуемые пакетированные в полиэтилен порошки плотно заполняли резонатор. В диапазоне частот 20-40 ГГц были получены абеолют-
21 11
етоячей волны но напряжению (КСВН).
Результаты и обсуждения. По данным растровой электронной микроскопии (РЭМ) и эперго дисперсионного анализа (ЭДА) углеродные частицы обладают преимущественно вытянутой формой размерами 0.5 - 1.0 мкм, тогда как образования со сфероподобпой формой, в соответствии с данными ЭДА являющиеся металлическими включениями, имеют размеры от 50 до 200 им (Рис. 1 а - г). По данным элементного состава (в атомных массах) исследуемых образцов 1 и 4 (Табл. 2) после термической обработки атомное содержание всех порошковых образцов Fe-Xi, Xi, Fe и Fe-Co понижается с 20 % в исходном состоянии до 16.4, 3.6, 5.5 и 3.1%, соответственно.
Таблица 2: Данные энергодисперсионного анализа
Номер образца Распределение элементов, в атомных массах
С X О Fe Со Xi
1 50.2 19.9 13.6 8.6 0 7.8
2 63.9 20.4 12.1 3.6 0 0
3 65.3 22.3 7.0 0 0 5.5
4 96.9 0 0 1.5 1.6 0
Результаты РФА представлены в виде дифрактограмм (Рис. 2 а - г). Дня образцов 1 и 4 отмечается формирование дифракционных максимумов на углах 20 = 26.6 и 26.2°, характерных для гексагональной структуры графита с межслоевым расстоянием (1 равным 3.40А и 3.35А от плоскостей (002) и (004), соответственно, тогда как
°
Шолгщгг
вэго хВО.ООО 0.2рт ——
0000 23 0« 2013
с) с!)
Рис. 1: РЭМ изображения углеродных композитов с влючениями металлических частиц: а) Ее-Ш; б) Ее; в) №; г) Бе-Со (60000х - 200000х).
Рефлексы 20 = 43.32 и 20=44.76° в образцах 2 и 3 соответствуют кубическим решеткам железа (с1=2.01А) и никеля (с1=1.95А), а рефлексы 20 = 33.0°, 35.7°, 37.1° и 44.9°, 45.0° - соединениям желез а — Ее203 и ЕеС, а 20 = 37.0°, 43.1° и 44.9°, 45.1 - никеля
- N10 и Х13С, соответственно, что согласуется с данными [2, 8]. Максимумы 20=25.9°, °
параметрами 3.53А и 2.26А, что характерно дня материалов, содержащих углеродные нанотрубки и, вероятно, обусловлено наличием значительного количества свободных атомов XI в реакционной камере при ИК-нагреве, способных вызывать рост углеродных нанотрубок из газообразных углеродсодержащих компонентов |10|, Особо выделяется
дифрактограмма дня образца 4, на которой, помимо гало углеродной матрицы с макси-0 ° 0 ° 0 °
(Рис 2, г), отвечающие О ЦК-решетке соединения «железо-кобальт» с межилоскостны-ми расстояниями 2.01А и 1.42А от плоскостей (110) и (200) |2, 3|, Возникновение на
дифрактограммах образцов 1^3 рентгенофазового гало указывает на высокую степень аморфности матрицы. В то же время, для образца 4 наблюдается более четкий максимум, а также ra.no отличается меньшей степенью размытости, что указывает па более упорядоченную структуру углеродной матрицы папокомнозита. С ростом температуры синтеза нанокомпозитов (800°С) сохраняется четкая кристаллическая структура для сплава Ее-Со, при этом увеличивается интенсивность линии, отвечающей углеродной графитонодобпой матрице.
—I г
20 30
Г
40
1 I
50 60 20 70
Рис. 2. РФА углеродных композитов (образцы 1 4), с влючеииями металлических частиц: a) Fe Ni; б) Fe; в) Ni; г) Fe Со.
На основании результатов РФА и СЭМ—ЭДА можно утверждать, что металлоуг-леродные папокомпозиты представляют собой папочастицы металлов (сплавов) либо оксидов, распределенных в углеродной матрице с различной степенью аморфности, что определяется как условиями процесса синтеза, так и химическим составом металлической составляющей папокомнозита.
Особенности химической структуры углеродной матрицы, составляющей наибольшую часть массы папокомнозита, изученные методом комбинационного (Римановского) рассеяния света (КРС) представлены на рис. 3. Во всех образцах отмечалось возбуждение тангенциальных колебаний атомов углерода в плоскости графитового слоя G-полоса в области 1500^1600 с м-1, что в ряде публикаций относят к наличию углеродных папотрубок (УНТ) или аналогичных углеродных образований, характеризующихся сильным искривлением графеиовых плоскостей |9, 10|. Степень упорядоченности структуры графита определяется четкостью формы и интенсивностью С-нолоеы, что характерно только для образца 4. Интенсивность возбуждений в D-полосе в диапазоне 1300^1400 см-1 в 1^3 образцах доминировала, что свидетельствует о высокой дефектности плоскостных образований, т. е. степени аморфизации графитового слоя,
обусловленной нерегулярным смещением или искривлением углеродных плоскостей, состоящих из яр2- гибридизованных атомов углерода. Это согласуется с данными РЭМ (Рис. 1). Для характеризации степени упорядоченности углеродных структур используется отношение интенсивностей полос /рСравнение полученных таким образом величин демонстрируют данные таб. 3. Наибольшим упорядочением отличается образец 4 (Ре Со). Для образцов с 1 по 3 отмечается расширение О-иолосы за счет возбуждения близких по частоте колебаний. К примеру, для образца 3 1487, 1509, 1530 и 1576 см-1, по разнице между которыми можно оценить диаметры УНТ: 1 / Аи ~ от б.б до 22 им. Такое вырождение в форме О-иолосы говорит о многостенной форме УНТ и металлической электропроводности. Для всех исследованных образцов в области низких частот обнаруживаются радиальные колебания УНТ (ИВМ-иолоса на вставке к рис. 3), что указывает на существование одностенных УНТ, так как радиальные колебания соседних атомов углерода в многостенных УНТ невозможны. Диаметр УНТ обратно пропорционален частотам в ИВМ-иолосе [10]. Для всех образцов в ИВМ-иолосе возбуждается ряд линий (три и более) в диапазоне 480^672 с м-1. Приняв во внимание, определенный по расширению в О-иолосе для образца 3 наименьший диаметр УНТ — 6.6 им, и выводы [10] (и#вм ~А/с1 + В, где А и В эмпирические постоянные, а с1 диаметр УНТ) можно ожидать образование УНТ с <1 более 10 им (вставка на рис. 3).
зоо
о
Raman shift 1/cm
Рис. 3. КРС углеродных композитов 1-4, с влючениями металлических ферромагнитных
частиц: а) Ре - N1; б) Ре; в) N1; г) Ре - Со.
Электрические характеристики исследуемых образцов (сопротивление, индуктивность, емкость, тангенс угла потерь и добротность) были изучены ЬСК-метром 1х^ек ЬСК-819. Проводимость порошковых образцов 1^3 оказалась порядка 1х10-6 См/м, то есть была близкой по значениям к диэлектрической, тогда как для образца 4 2 См/м была близкой к металлической. Столь существенная разница определяется как степенью упорядоченности углеродной матрицы нанокомиозита, так и отсутствием
Таблица 3: Аморфизация образцов, рассчитанная по G- w D- полосам
Образцы G D Степень аморфизации
Волновое число, см-1 Интенсивность, отн. ед. Волновое число, см- * Интенсивность, отн. ед.
1 1571.4 280.9 1356.6 323.1 1.15
2 1559.3 156.5 1359.6 203.7 1.30
3 1529.6 441.5 1344.4 538.8 1.22
4 1561.1 154.5 1329.9 146.5 0.95
окисных форм металла. Комплексность диэлектрической и магнитной проницаемости среды: е* = е' — ге" и p* = p' — ip'' определяет как эффективность СВЧ-поглощения по величине мнимых составляющих е'' и p'', так и передачи электромагнитной энергии по действительным - е' и p '. В режиме согласованного импеданса: свободное пространство Z0 (вакуум, воздух) и внешний слой иоглотителя Znor, имеет место слабое отражение
электромагнитных волн от поверхности материала диэлектрическая и магнитная иро-
е* p*
вно.ине могут удовлетворять пористые или композитные материалы. Коэффициент отражения RL в СВЧ-диапазоне для них: RL = 201og|(Znor — Z0)/(Znor + Z0)| [11], что делает возможным создание из них экранирующих покрытий с высокой электропроводностью. Релаксационные потери Ррлп, очевидно, будут обусловлены дипольной поляризацией диэлектрика, что происходит потому, что скорость поляризации Р заведомо отстает от скорости изменения электрического поля Е излучения: kla = ка(ер)-1/2, где k¿ и к — волновые векторы, а — радиус сферической поверхности, е и p — проницаемости среды. Величина потерь характеризуется работой WpjIII, затрачиваемой переменным электрическим полем па поляризацию единицы объема диэлектрика: P = f(r — R)d3r, здесь — электронная плотность, R — радиус частицы. Величина Р, к примеру, дня одного атома Ni мала и составляет 1,11 х10-3° Клхм [12]. Однако ситуация изменяется, при переходе к наноразмерам и еще более сильно к кластерным образованиям, которые возникают в исследуемых образцах (Рис, 1), С учетом реально наблюдаемых размеров кластеров - до нескольких мкм, величина Р для агломератов металлических частиц может на несколько порядков возрасти. Существенной становится ферромагнитная природа используемых частиц металлов (Fe, Xi и Со), которым свойственно возбуждение вихревых поверхностных токов Фуко, тем более в СВЧ-диаиазоне за счет скин-эффекта. Глубина проникновения СВЧ-излучения: 5 = (п/£а)-1/2 [6], где f — частота СВЧ, £ = p0p*, а - электропроводность, может быть рассчитана с учетом размеров капсулировахшых в углеродной оболочке ферромагнитных наночастиц |9|, которые по данным просвечивающей электронной микроскопии, составляют ~10-50 им, так и области ими занимаемой но Результатам РЭМ - несколько сотен им (рис. 1, а и б). Ис-
5
p* для углеродной оболочки равной 1, а для ферромагнитных частиц 103, электропро-
водности о для углерода и частиц составили 1 и 107 См/см. В исследованном диапазоне частот { = 2х ^ 4x1010 Гц, 6 для углеродной оболочки - 1 см, а для ядра - 100 нм. Таким образом, рассеяние микроволновой энергии носит объемный характер.
На рис. 4 показаны амплитудно-частотные характеристики (АЧХ Б21 для всех изученных образцов, полученные на АпгИ^и \УШгоп 37369А, Видно, что величина Б21 для образцов с диэлектрической проводимостью является довольно низкой с пиковыми значениями - 8.68 для образца 1, 12.93 - 2 и 7.07 дБ — 3 в частотном диапазоне 20-40 ГГц. Отметим, что при величине поглощении 20 дБ значения микроволновой энергии уменьшаются на 99% [6]. Таким образом, обнаруженные в образцах 1^3 величины Б21 можно считать вполне приемлемыми. Образец 4, показавший хорошую проводимость, обладает СВЧ-ноглощеиием со значением, характерным для металлов: более 40 дБ во всём ис-
21
даемых особенностей в спектрах СВЧ- поглощения (Рис. 4) применительно к образцам 1^3 и 4, видимо, обусловлено разными механизмами.
V. Г Л
Рис. 4. АЧХ коэффициента передачи для углеродных композитов №1 4, с влючениями металлических частиц: 1 Fe/Ni; 2 Fe; 3 Ni; 4 Fe/Co.
Дня образцов первой группы (образцы 1-3) СВЧ-ноглощеиие вызывается вкладами как диэлектрических потерь в сильно аморфной углеродной матрице, содержащей продукты пиролиза ПАН, обладающей низким значением электропроводности, так и рассеянием электрической и магнитной составляющей падающей электромагнитной волны ферромагнитными включениями. Собственное поглощение твердофазными полярными комплексами в углеродной матрице нанокомиозитов, содержащей продукты пиролиза ПАН, при прохождении СВЧ-излучеиия, когда исключались ионизация (энергия меньше Еион.) и электронная поляризация (частота меньше 1013Гц),
может быть вызвано только резонансными явлениями в исследуемом диапазоне частот (20^40 ГГц), что подтверждается видом спектра СВЧ-поглощения (Рис. 4). По данными ИК-сиектроскопии, полученным на ИК-Фурье спектрометре ÍS50 в среднем диапазоне, в образцах 1-3 наблюдалось поглощение на близких частотах в интервалах: 500^800, 840^1600, 1700^2400 и 2900^3600 см-1, которые соответствуют колебаниям УНТ и различных комплексов с ними связанных |11|, Очевидно, что интенсивность возбуждаемых вихревых токов (плотностью j) возрастает с ростом проводимости, также как и величина нондеромоторной силы в переменном магнитном иоле (Н) СВЧ-излучения: F = ß0ßjH, которая приводит к упругим колебаниям в системе «наноуг-леродпые структуры-ферромагпитные наночастицы», в частности, на УНТ, наличие которых предположительно установлено но результатам КРС (Рис. 3). Таким образом, поглощение в образцах 1-3 может быть обусловлено резонансным поглощением комплексов |9| «углеродные структуры - ферромагнитные частицы» при совпадении частоты их собственных колебаний w0 с частотами СВЧ-излучения: ш0 = (1/2п)(7/ш), где y - жесткость, a m - масса УНТ, оценка которых указывает на их совпадение с СВЧ-частотами.
СВЧ-поглощеиие дня образца 4 оказалось наибольшим при f — частоте СВЧ 24.27 ГГц и достигло 52,83дБ, Отметим, что этот композит обладает значениями электропроводности, характерной дня полупроводников (2 См/м). ИК-Фурье спектр этого
образца во многом согласуется со спектром С60 [9], в нем возникает самая интенсивная
-1
o
-1
нитные частицы» в образце 4 может приводить к экранированию дня СВЧ-из.нучения. Учитывая, что удельная намагниченность насыщения системы наночастиц FeCo на 80% выше, чем у FeXi: 210 и 120 Гс/г |4|, соответственно, потери на вихревые токи должны быть дополнены гистерезиспыми магнитными потерями из-за неремагничивания в ферромагнитных включениях.
Заключение. Таким образом, показано, что металлоуглеродпые нанокомиозиты с ферромагнитными металлическими включениями, полученные иод действием ИК-нагрева, являются эффективными поглотителями ЭМ-излучения, Установлено, что введение ферромагнитных наночастиц в углеродные наноструктурированные матрицы увеличивает коэффициент СВЧ-ног.нощения во всех исследуемых образцах. Экспериментально установлено, что СВЧ-поглощеиие в практически значимом динамическом диапазоне может быть обусловлено, как составом и структурой углеродной матрицы, так и включениями ферромагнитных наночастиц.
Литература
1. Островский О.С., Одаренко E.H., Шматько A.A. Защитные экраны и поглотители электромагнитных волн /7 Физическая инженерия поверхности. 2003. №2. С.161 173.
2. Lu Wei, Ping Huang, Chcnchong He, Biao Yan XRD, SEM and XAS Studies of FeCo Films Electrodeposited at Different Current Density /7 Int. J. Electrochem. 2013. 8. P.914 923.
3. Lee G.H., Lee G.H., Huh S.H., Jcong J.W. Structural and magnetic properties of bimetallic FeCo nanoelusters /7 .Journal of the Korean Physical Society. 2003. 42. P.367 370.
4. Mesheheryakov V.F., Fetisov Y.K. et al. Magnetic and microwave properties of nanoeomposite films on the basis of Fe Co Ni particles of various shapes /7 .Journal of applied phvsies. 2008. 104. P.063910 1 063910 8.
5. Bavrakdar H. Electromagnetic propagation and absorbing property of fcrritc polymer nanoeomposite structure /7 Progress In Electromagnetics Research. 2012. 25. P.269 281.
6. Jingbo Guo, Yuping Duan, Lidong et al. Electromagnetic and Microwave Absorption Properties of Carbonvl Iron/Fe91Si9 Composites in Gigahertz Range /7 Journal of Electromagnetic Analysis and Applications. 2011. 3. P.140 146.
7. Yan S.J., Yan S.J., Zhen L., Xu C.Y. Synthesis, characterization and electromagnetic properties of Fel xCox allov flower like microparticles // Journal of Magnetism and Magnetic-Materials. 2011. 323.' P.515 520.
8. Jingjing Jiang, Han Wang, Huaihong Guo et al. Microwave absorption properties of Ni/(C, silieides) nanoeapsules /7 Nanoscale Research Letters. 2012. 238. P.l 7.
9. Dong X.L., Dong X.L., Zhang Z.D., Jin S.P., Kim B.K. Carbon coated Fe CoC nanoeapsules prepared bv arc dischargein methane // Journal of Applied Phvsies. 1999. 86. P.6701 6706.
10. Удовицкий В.Г. Методы оценки чистоты и характеризации свойств углеродных нанотру-бок /7 Физическая инженерия поверхности. 2009. №4. С.351 373.
11. Kim U.J., Liu Х.М., Furtado С.A. et al. Infrared Active Vibrational Modes of Single Walled Carbon Nanotubes /7 PRL. 2005. 95. 157402 1 157402 4.
12. Han Z., Li D., Wang H. et al. Broadband electromagnetic wave absorption by FeCo/C nanoeapsules /7 Applied physics letters. 2009. 95. P.023114 1 023114 3.
13. Astakhov M.V., Muratov V.A., Frantsuzov A.A. Natural frequencias of vibration of fine particles and interaction of the particles with electromagnetic radiation // .J. Phvs.: Condons. Matter. 1995. 7. P.4565 4571.
14. Кожитов Л.В., Козлов В.В., Костикова А.В., Попкова А.В. и др. Новые металлоугле-родные нанокомпозиты и углеродный нанокриеталличеекий материал с перспективными свойствами для развития электроники /7 Известия Вузов. Материалы электронной техники. 2012. №3. С.60 68.
15. Kozhitov L.V., Kuzmenko А.P., Kozhitov S.L. Influence of the ratio of metal composed nanoeomposites Fe Co/C on phase composition // .Journal of Nano and Electronic Phvsies. 2013. 5, №4. P.040007 1 040007 4.
MICROWAVE PROPERTIES OF METAL-CARBON NANOCOMPOSITES WITH FERROMAGNETIC METALLIC INCLUSIONS
*L.V. Kozhitov, **A.P. Kuzmenko, *D.G. Muratov, **V.V. Rodionov, *A.V. Popkov
*E.V. Yakushko
*Natiorial University of Science and Technology "MISIS Leninsky Av., 4, Moscow, Russia "Regional Nanotechnology Center of Southwest State University, October St., 50, Kursk, Russia
Abstract. Metalcarbon nanoeomposites based on polyacrvlonitrile and metal compounds (Fe, Ni, Co), synthesized under the influence of infrared heating and investigated by SEM, XRD, Raman, IR spectroscopy are characterized by carbon graphite nanostructured amorphous matrix with homogeneously distributed metal nanoparticles - FeNi3 and FeCo (10-30 nm), MWCNT (~7-22 nm), and C60. It is shown high absorption of EM waves in the frequency range 20-40 GHz. Two mechanisms of absorption: dielectric losses in the amorphous carbon matrix and dispersion of the electric and magnetic component of ferromagnetic inclusions are proposed.
Keywords: polyacrvlonitrile, infrared heating, metalcarbon nanoeomposites, metal nanoparticles, Raman spectroscopy, carbon nanotubes, ferromagnetic nanoparticles, absorbing materials, the gain, the reflection coefficient.
