19.01.2023
В Северо-Кавказском федеральном университете предложили способ улучшить
работу СВЧ-устройств за счет нового композиционного материала. По словам ученых, это
возможно в результате проведенных фундаментальных исследований взаимодействия
сверхвысокочастотного излучения и магнитодиэлектрических эмульсий.
Все мы знаем из школьной программы, что СВЧ излучение – это радиоволны,
которые используются в самых разных областях: от микроволновых печей и Wi-Fi до
сотовой связи и спутниковой навигации. В СВЧ-технике также имеются различные
устройства, например, аттенюаторы, фазовращатели – и все они работают на твердых
материалах. Физики СКФУ установили, что такими же свойствами по отношению к
электромагнитным волнам обладают структурированные жидкие материалы, иначе говоря
эмульсии.
Руководитель исследования Кандидат физико-математических наук, старший
преподаватель кафедры теоретической и математической физики СКФУ Сергей Туркин
объяснил, что ключевым направлением работы стало влияние структурообразования в
композиционных средах во внешних силовых полях на микроволновое излучение. И
объектом исследования была выбрана магнитодиэлектрическая эмульсия.
– Магнитодиэлектрическая эмульсия – это смесь из классической магнитной
жидкости и немагнитного масла, которая в данном случае приводит к образованию
магнитных капель в немагнитном носителе. Уникальной особенностью такого материала
является изменение внутренней структуры в слабых магнитных полях, чего мы,
собственно, и добиваемся, – отметил кандидат физико-математических наук Сергей
Туркин.
Разработчики подчеркнули, что важное отличие от классического твердого
материала состоит в том, что жидкий аналог помимо намагничивания также существенно
изменяет свою внутреннюю структуру в магнитном поле. Был проведен эксперимент с
помощью волновода – прямоугольной трубы, по которой распространяется
электромагнитная энергия. В ней разместили композит сообразно движению волны, после
чего запустили внешний дополнительный источник магнитного поля.
Фрагменты магнетиков приобрели в масле форму черных капли, которые в
магнитных полях вытягиваются. На рисунке можно увидеть, как выглядит новая
структура. Именно она влияет на распространение волн.
– При вытяжении капли происходит еще и невзаимное фазовое явление, то есть
волна распространяется вперед с одной скоростью, а назад – с другой. Мы столкнулись с
аномальным изменением фазы по сравнению с твердым веществом, в нем она должна
уменьшаться, а здесь – увеличивается. Эти эффекты можно сочетать в прикладных
разработках, – прокомментировал Сергей Туркин.
Таким образом, возможное использование жидких магнитных композитов для
конструирования СВЧ-устройств дает перспективу, чтобы улучшить сегодняшние
технологии – сделать существующие системы связи и передачу сигналов более точными, а
новые устройства – на уровень выше по всем характеристикам.
Отметим, что статья уже опубликована в высокорейтинговом журнале Journal of
Microwave Power and Electromagnetic Energy . Исследовательская группа планирует
продолжить работу над эти проектом, том числе экспериментальные поиски новых
интересных эффектов в микроволновой области.
Эксперты СКФУ убеждены, что это поможет инженерам в решении одной из
основных задач микроволновой техники — создание новых типов волноводных линий,
передающих электромагнитную энергию.
Фото: Илья Хачатурян
Управление по информации и связям с общественностью
Нет комментариев