Российские ученые создали композитные материалы на основе силикатного стекла (KFeSi) и титаната бария (BaTiO3). Благодаря своим физическим свойствам они могут стать основой для компонентной базы новых систем связи, действующих в СВЧ-диапазоне. Статья опубликована в журнале Composite Structures.
С конца XIX века началось развитие беспроводной связи. С тех пор количество переданной таким образом информации во всем мире постоянно возрастает. Сегодня наиболее распространенные системы радиосвязи, радиовещания, навигации и спутниковой связи действуют на частотах, не превышающих несколько ГГц. Однако необходимость увеличения объема передаваемой информации вынуждает ученых искать пути для перехода на сверхвысокие частоты (СВЧ). Это требует поиска новых материалов и создания новой компонентной базы для производства электроники будущего.
«Мы получили композитный материал, перспективный для создания новых устройств СВЧ-электроники. В его состав входит силикатное стекло (KFeSi) и классический сегнетоэлектрик — титанат бария (BaTiO3). Смешивая данные материалы в различных пропорциях, можно синтезировать композит с заданными электрическими свойствами (диэлектрической проницаемостью и потерями). Кроме того, свойства сегнетоэлектрика позволяют управлять проницаемостью композита, например внешним электромагнитным полем», — рассказывает профессор кафедры физической электроники и технологии СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Андрей Тумаркин.
Ученые из Института химии силикатов РАН и СПбГЭТУ «ЛЭТИ» синтезировали и исследовали новые композитные материалы. Порошки титаната бария и силикатного стекла смешивались в разных соотношениях, прессовались и подвергались высокотемпературной обработке на воздухе и в кислороде. После этого ученые исследовали структурные свойства полученных композитов и их электрических характеристик на сверхвысоких частотах, а также моделирование отклика данных материалов на внешние воздействия. Исследования показали, что композиты обладают высокой управляемостью и низким уровнем диэлектрических потерь — эти показатели важны для эффективной работы СВЧ-устройств на их основе. Причем оказалось, что отжиг материалов в кислородосодержащей среде приводит к существенному росту управляемости и уменьшению диэлектрических потерь.
Новые композиты могут стать основой для разработки метаматериалов — искусственно созданных структур, обладающих электромагнитными свойствами, не встречающимися в природе. В будущем на основе таких материалов можно будет создать эффективные устройства, работающие в диапазоне СВЧ, такие как конденсаторы с переменной емкостью, фазовращатели, управляемые фильтры и и фазированные антенные решетки.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
