В России предложили улучшить СВЧ-устройства с помощью "вытянутых капель"

МОСКВА, 19 янв — РИА Новости. Сделать точнее системы связи и передачи сигналов помогут жидкие композиты с магнитными наночастицами, считают ученые СКФУ. В ходе экспериментов с магнетиками исследователи придали им новую структуру и форму вытянутых капель, что привело к появлению у материалов ряда полезных свойств, уточнили в университете. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Microwave Power and Electromagnetic Energy.

Сверхвысокочастотное излучение (СВЧ) – это диапазон электромагнитной энергии, в котором работают системы передачи сигналов, к примеру, Wi-Fi, сотовая связь и радионавигация, пояснили в Северо-Кавказском федеральном университете (СКФУ).

К наиболее востребованным в промышленности СВЧ-компонентам относят участки линий передач, разнообразные переходные узлы, фильтры, а также поглотители электромагнитных волн.

Работа последних значима для регулирования навигации и передачи данных. В частности, процесс уменьшения энергии полученного сигнала – непосредственная задача поглотителей – влияет на точность и скорость проводимых операций, обратили внимание в вузе.

Исследователи университета искали способы повысить поглощаемость электромагнитного излучения в СВЧ-устройствах, и комплекс предложенных ими решений позволил изменять уровень поглощения сигнала вплоть до 50 процентов, уточнили специалисты.

Самым перспективным направлением работы оказалось изучение композитов, сочетающих в себе жидкую субстанцию (масло) и вкрапления магнитных материалов (магнетитовые наночастицы). Такие соединения относятся к классу магнитодиэлектриков, то есть состоят из вещества с самопроизвольной намагниченностью и связующей электроизоляционной среды, уточнили в университете.

«

"В основном для передачи и приема СВЧ используют твердые материалы, но их структура неизменна, ее особенности изучены. Когда мы применили жидкие среды, особенно композитные, оказалось, что изменения в их структуре заметно влияют на свойства, в частности, на поглощаемость", – рассказал старший преподаватель кафедры теоретической и математической физики СКФУ Сергей Туркин.

Для получения точных данных о свойствах композитов ученые провели эксперимент. В волноводе (прямоугольной трубе, по которой распространяется электромагнитная энергия) разместили композит сообразно движению волны.

Потом специалисты запустили дополнительный источник магнитного поля извне. Именно оно задавало фрагментам магнетиков в масле структуру – форму вытянутых капель.

"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", – дополнил эксперт.

Так называемые фазовращатели используются для отделения от общего потока части энергии сигнала либо разделения потока, продолжил он. Для фазовых изменений используют специальные вещества, но изучение возможностей структур у композитных эмульсий может привести к более эффективной технологии.

Туркин уточнил, что исследовательская группа планирует продолжить эксперименты с формированием у композитов различных структур и изучением преимуществ каждого варианта.

Открытие возможности менять поглощаемость электромагнитного поля и смещать фазы у магнитодиэлектрических эмульсий при их структурировании могут привести к успешной разработке новых СВЧ-устройств, считает ученый.

Исследование проводится при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках базовой части государственного задания вузам в сфере научной деятельности.