Актуальность. Стремительное развитие беспроводных технологий, 5G/6G-связи и компактной электроники привело к росту электромагнитного загрязнения, которое нарушает работу приборов и потенциально влияет на здоровье. Одновременно с этим в авиакосмической отрасли, системах связи и специальном оборудовании растёт потребность в лёгких материалах, способных поглощать СВЧ-излучение. Полимерные композиты являются перспективной основой для таких материалов благодаря низкой плотности, гибкости и технологичности. Однако большинство полимеров горючи, что критически ограничивает их применение в пожароопасных условиях. Создание материала, который одновременно эффективно поглощает радиоволны и не поддерживает горение, — актуальная научно-техническая задача.

Идея проекта. Разработка полимерного композиционного материала, сочетающего радиопоглощающие свойства с пониженной горючестью. В качестве полимерной матрицы предлагается использовать термопластичный полиуретан (TPU) или эпоксидную смолу — доступные и хорошо изученные материалы. Для придания радиопоглощения в матрицу вводятся углеродные наполнители: технический углерод (carbon black), многостенные углеродные нанотрубки (MWCNT) или активированный уголь. Для снижения горючести применяются бесгалогенные антипирены: гидроксид магния, нано-глина или полифосфат аммония (APP). Ключевая задача — подобрать состав и технологию так, чтобы антипирен не ухудшал радиопоглощающие характеристики, а наполнитель не повышал горючесть.

Цель проекта: создать и исследовать полимерный композит с одновременными радиопоглощающими и трудногорючими свойствами, пригодный для защитных корпусов, экранов и покрытий.

Задачи:

1. Проанализировать литературу по радиопоглощающим полимерным композитам и антипиренам.
2. Выбрать полимерную матрицу и комбинацию наполнителей.
3. Изготовить образцы композитов с различным содержанием углеродного наполнителя и антипирена методом смешения в расплаве или литья.
4. Измерить радиопоглощающие характеристики в X-диапазоне (8–12 ГГц) с помощью векторного анализатора цепей или в безэховой камере.
5. Оценить горючесть методом UL-94 и кислородного индекса (LOI).
6. Провести термический анализ (ТГА, ДСК) для оценки термостойкости.
7. Сравнить составы и найти оптимальный баланс между радиопоглощением, огнестойкостью и механическими свойствами.
8. Оформить протоколы испытаний и рекомендации по составу.

Продукт. Образцы полимерного композита в виде плёнок, пластин или заготовок для 3D-печати, обладающих радиопоглощающими свойствами и способностью к самозатуханию. Комплект включает: рецептуру, протоколы изготовления, результаты измерений (RL, UL-94, LOI, ТГА) и сравнительную таблицу составов.

Новизна и преимущества. Большинство существующих радиопоглощающих материалов либо горючи, либо требуют сложных и дорогих компонентов. Проект предлагает доступный подход на основе серийных полимеров и наполнителей. Комбинирование углеродных наполнителей с бесгалогенными антипиренами позволяет одновременно решать две задачи. Использование TPU или эпоксидной смолы делает материал совместимым с технологиями литья и 3D-печати, что упрощает изготовление деталей сложной формы.

Целевая аудитория: студенты материаловедческих, химических и радиотехнических направлений; исследовательские лаборатории; предприятия, производящие корпуса электроники, дроны и измерительное оборудование; разработчики 3D-печатных радиопоглощающих структур.

Ожидаемые результаты: работающие образцы трудногорючего радиопоглощающего композита, результаты измерений в СВЧ-диапазоне, данные по горючести и термостойкости, рекомендации по оптимальному составу и технологическому режиму. Проект может быть основой для научной публикации или заявки на грант.

Ресурсы: лабораторное оборудование для смешения полимеров (экструдер, термопресс), набор наполнителей и антипиренов, доступ к векторному анализатору цепей или безэховой камере для СВЧ-измерений, стандартное оборудование для испытаний на горючесть (UL-94).

На страницу проекта