Коллектив ученых из Института технической химии УрО РАН и Уральского федерального университета создал композиционный полимерный материал. Новый композит состоит из переработанного сырья и обладает уникальными свойствами — отражает электромагнитные волны. Он подойдет для радиотехнических систем, в том числе радиолокационных и спутниковых систем связи. Из такого композита (по сути пластика) можно создавать корпуса для техники, например для смартфонов, и таким образом снижать их электромагнитное излучение.
Описание нового материала опубликовано в журнале Diamondand Related Materials. «Крайне важно, что нам удалось создать новый композит из практически вторичного сырья. В основе материала — рубленные углеродные волокна, которые мы извлекли из углепластиков. Кроме того, в составе композита магнетит (это магнитные наночастицы), синтезируемый в нашей лаборатории, — говорит соавтор разработки, заведующая лабораторией структурно-химической модификации полимеров ИТХ УрО РАН Светлана Астафьева. — Полагаем, наша работа позволит повысить привлекательность переработки углепластиков за счет использования вторичных извлеченных углеродных волокон в дорогостоящих технологиях».
Исследования показали, что пластик с добавкой восстановленных углеродных волокон с магнетитом обретает новые свойства — начинает отражать электромагнитные волны. Это важно, так как поможет снизить излучение, которое испускает техника. Электродинамические характеристики нового материала — в каком диапазоне частот работает композит и как ведет себя при взаимодействии с различными электромагнитными волнами — проверили в УрФУ.
«Все устройства, которые мы используем, в той или иной мере излучают или принимают различные радиочастотные сигналы. И новый материал предназначен для того, чтобы создавать экраны, которые препятствуют излучению, — поясняет соавтор исследования, научный сотрудник лаборатории электромагнитной совместимости УрФУ Алексей Коротков. — Материалы с подобными свойствами могут найти широкое применение в радиоэлектронике различного назначения. Его можно использовать в качестве непроводящих экранов, изолирующих часть платы или корпусов устройств, для защиты их от помех извне. На сегодня существуют металлические аналоги — экраны, но наша разработка будет обладать большим преимуществом в массогабаритных и эксплуатационных характеристиках, в том числе лучшей коррозионной стойкостью».
Исследовательская группа уже получила первые образцы нового материала, проверила его электродинамические свойства. Следующий этап работ — проверка теплофизических и физико-механических свойств композита, чтобы оценить, в каких приложениях он найдет наилучшее применение. Отметим, исследование выполнено в рамках соглашения о сотрудничестве, которое подписали летом 2022 года ректор УрФУ Виктор Кокшаров и директор ИТХ УрО РАН Владимир Стрельников.
Надо сказать, что полимерные композиционные материалы сегодня используют в авиационной, энергетической, строительной, автомобильной и других секторах промышленности. Отходы углепластиков, использованных, к примеру, только в аэрокосмической отрасли, исчисляются тысячами тонн в год. И исследователи по всему миру работают над созданием технологий по переработке и повторного использования полимеров. Так, на сегодня научились использовать переработанные материалы в интерьерах самолетов, в автомобилях, в потребительских товарах и спорт-индустрии. Однако за последние 20 лет объем выпуска полимерных композитов утроился из-за растущего спроса как в гражданском, так и в военном секторах. Поэтому вопрос утилизации и повторного использования стоит остро. Решение поможет, с одной стороны, снизить нагрузку на окружающую среду, а с другой — снизить объем потребления нефтепродуктов, необходимых для создания новых полимеров.