МИКРОВОЛНОВЫЕ И РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЫСОКОНАПОЛНЕННОГО СИЛИКОНОВОГО КОМПОЗИТА SILCOTIN 25/Р-10 С НАНОПОРОШКОМ SiO2 (ТАРКОСИЛ)

Радиопоглощающие материалы для электромагнитной совместимости и снижения отражений электромагнитных волн используются в радиоэлектронной аппаратуре. При практическом применении материалов в виде покрытий и прокладок важно учитывать механические свойства вследствие возможных совместных изменений микроволновых и механических характеристик. Исследовано влияние введения нанопорошка диоксида кремния (таркосила) на микроволновые характеристики и реологические свойства высоконаполненного композита на основе силиконового связующего SilcoTin 25 и микрочастиц карбонильного железа марки Р-10. Образцы изготовлены по методике получения высоконаполненных композитов с содержанием 80 мас. % микропорошка Р10, ранее апробированной для различных марок карбонильного железа. Микроволновые измерения выполнены методом прохождения/отражения в коаксиальной ячейке по S-параметрам с вычислением коэффициентов отражения, прохождения и поглощения в режиме «на просвет» слоя толщиной 2 мм без металлической подложки. Диапазон частотных измерений составляет 0,5 ‒ 18,0 ГГц. Показано, что введение таркосила (1 ‒ 3 мас. %) в композит с микропорошком Р10 приводит к неоднозначной перестройке баланса поглощения, отражения и прохождения. При умеренном изменении поглощения наблюдается рост отражения. По частотным зависимостям комплексных значений диэлектрической ε* и магнитной μ* проницаемостей рассчитаны диэлектрический и магнитный тангенсы угла потерь, а также модуль нормированного импеданса. Показано, что рост отражения связан преимущественно с ухудшением импедансного согласования при сохранении значительных магнитных потерь. Реологические испытания при деформации сдвига               0,001 ‒ 1,000 % выявили рост комплексных динамических модулей сдвига. Введение таркосила повышает модуль сдвига высоконаполненного композита с микропорошком Р10, причем наиболее выраженный рост наблюдается при введении 1 и 2 мас. % нанопорошка таркосил, что интерпретировано как структурирование системы полимер ‒ SiO₂ ‒ CIP, связанное с изменением согласования и коэффициента отражения. Наиболее вероятно, происходит усиление межфазных взаимодействий в композите. Такая микроструктурная перестройка, вероятно, усиливает межфазную поляризацию типа Максвелла – Вагнера – Сил-        ларса и проявляется в изменении комплексной диэлектрической проницаемости и импедансного согласования слоя.

1. Девин К.Л., Агафонова А.С., Соколов И.И. Перспективы применения радиопоглощаю-щих материалов для обеспечения электро-магнитной совместимости бортового радио-электронного оборудования. Труды ВИАМ. 2020;8(90):94–100. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2020-0-8-94-100

2. Sista K.S., Dwarapudi S., Kumar D., Sinha G.R., Moon A.P. Carbonyl iron powders as absorp-tion material for microwave interference shielding: A review. Journal of Alloys and Compounds. 2021;853:157251.

3. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157251

4. Feng Y.-B., Qiu T., Shen C.-Y., Li X.-Y. Electromagnetic and absorption properties of car bonyl iron/rubber radar absorbing materi-als. IEEE Transactions on Magnetics. 2006;42(3):363–368. https://doi.org/10.1109/TMAG.2005.862763

5. Duan Y., Li G., Liu L., Liu S. Electromagnet-ic properties of carbonyl iron and their micro-wave absorbing characterization as filler in sil-icone rubber. Bulletin of Materials Science. 2010;33:633–636. https://doi.org/10.1007/s12034-010-0096-7

6. Gama A.M., Rezende M.C. Complex permea-bility and permittivity variation of carbonyl iron rubber in the frequency range of 2 to 18 GHz. Journal of Aerospace Technology and Management. 2010;2(1).

7. https://doi.org/10.5028/jatm.v2i1.43

8. Xu Y., Zhang D., Cai J., Yuan L., Zhang W. Microwave absorbing property of silicone rub-ber composites with added carbonyl iron parti-cles and graphite platelet. Journal of Mag-netism and Magnetic Materials. 2013;327:82–86.

9. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2012.09.045

10. Qing Y., Zhou W., Luo F., Zhu D. Micro-wave-absorbing and mechanical properties of carbonyl-iron/epoxy-silicone resin coatings. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2009;321(1):25–28. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2008.07.011

11. Номоев А.В., Гармаев Б.З., Атутов Е.Б., Ко-ровин Е.Ю., Южаков И.А., Цыдыпов Д.Г. Микроволновые свойства композита с вы-соким содержанием микрочастиц карбониль-ного железа различных марок. Письма в Журнал технической физики. 2025;51(8):20–24. https://doi.org/10.61011/PJTF.2025.08.60158.20130

12. Rozanov K.N. Ultimate thickness to band-width ratio of radar absorbers. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2000;48(8):1230–1234. https://doi.org/10.1109/8.884491

13. Li J., Feng W.J., Wang J.S., Zhao X.G., Zheng W.Q., Yang H. Impact of silica-coating on the microwave absorption properties of carbonyl iron powder. Journal of Magnetism and Mag-netic Materials. 2015;393:82–87.

14. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2015.05.049

15. Wang H., Zhu D., Zhou W., Luo F. Electro-magnetic property of SiO₂-coated carbonyl iron/polyimide composites as heat resistant microwave absorbing materials. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2015;375:111–116. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2014.09.061

16. Costa F., Borgese M., Degiorgi M., Monorchio A. Electromagnetic characterisation of materials by using transmission/reflection (T/R) devices. Electronics. 2017;6(4):95.

17. https://doi.org/10.3390/electronics6040095

18. Rothwell E.J., Frasch J.L., Ellison S.M., Chahal P., Ouedraogo R.O. Analysis of the Nicolson – Ross – Weir Method for Characterizing the Electromagnetic Properties of Engineered Ma-terials. Progress In Electromagnetics Research. 2016;157:31–47. https://doi.org/10.2528/PIER16071706

19. Costa F., Borgese M., Degiorgi M., Monorchio A. Electromagnetic Characterisation of Mate-rials by Using Transmission/Reflection (T/R) Devices. Electronics. 2017;6(4):95.

20. https://doi.org/10.3390/electronics6040095

21. Baker-Jarvis J., Janezic M.D, Grosvenor Jr.H., Geyer R.G. Transmission/Reflection and Short-Circuit Line Methods for Measuring Permittivity and Permeability. NIST Technical Note. 2012.1355-R.

22. Semenenko V.N., Chistyaev V.A., Politiko A.A., Kibets S.G., Kisel V.N., Gallagher C.P., McKeever C., Hibbins A.P., Ogrin F.Y. Com-plex permittivity and permeability of compo-site materials based on carbonyl iron powder over an ultrawide frequency band. Physical Review Applied. 2021;16:014062.

23. https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.16.014062

24. Steeman P.A.M., van Turnhout J. Dielectric properties of inhomogeneous media. In: Broadband Dielectric Spectroscopy. Berlin: Springer. 2003:495–522. https://doi.org/10.1007/978-3-642-56120-7_13

25. Maxwell J.C. A Treatise on Electricity and Magnetism. 1st ed. Oxford: Clarendon Press; 2005;328–330.

26. Кудряшов М.А., Машин А.И., Логунов А.А. Диэлектрические свойства нанокомпозитов Ag/ПАН. Журнал технической физики. 2014;84(7):67–71.

27. Samet M., Levchenko V., Boiteux G., Seytre G., Kallel A., Serghei A. Electrode polariza-tion vs. Maxwell-Wagner-Sillars interfacial polarization in dielectric spectra of materials: characteristic frequencies and scaling laws. The Journal of Chemical Physics. 2015;142:194703. https://doi.org/10.1063/1.4919877

28. Samet M., Kallel A., Serghei A. Maxwell-Wagner-Sillars interfacial polarization in die-lectric spectra of composite materials: scaling laws and applications. Journal of Composite Materials. 2022;56(20):3197–3217. https://doi.org/10.1177/00219983221090629