Молодой радиофизик ТГУ Анастасия Качусова под руководством доцента РФФ Ольги Доценко создает на основе углеродных нанотрубок легкие и дешевые композитные материалы. Покрытия из этих композитов смогут предохранять от электромагнитных излучений живые организмы и чувствительные электронные устройства.
Углеродные нанотрубки – это одна из форм углерода. Они широко используются во всем мире для создания новых материалов и покрытий благодаря своим характеристикам – легкости, прочности, термоустойчивости. Экранирующие свойства углеродных нанотрубок обеспечиваются их хорошей проводимостью.
– Для создания композитных материалов мы используем многослойные нанотрубки средним диаметром 9,4 нм. Они дешевые, а кроме того, легкие – за счет этого можно значительно уменьшить массу и стоимость конечного продукта, – говорит Анастасия Качусова.
Чтобы создать композиты, нанотрубки смешиваются с уретано-алкидным лаком, который делает конечный материал экологически безопасным. Затем смесь облучается ультразвуком – это позволяет добиться однородности композита и тем самым повысить его полезные свойства.
Сейчас Анастасия исследует электромагнитные характеристики полученных образцов, чтобы рассчитать для каждой частоты оптимальную толщину композита, концентрацию нанотрубок, их диаметр и время ультразвуковой обработки. Таким образом, можно будет создать материалы для защиты от разных видов опасных излучений.
– На частотах в 3-14 ГГц работает радиолокация, спутниковое телевидение, радиосвязь, беспроводные компьютерные сети и спутниковая навигация. Нередко излучения на этих частотах могут быть причиной помех в связи. Покрытия из наших композитов могут защитить чувствительные элементы радиоаппаратуры и тем самым предотвратить помехи, – поясняет Анастасия Качусова.
Исследование Анастасии ведется в рамках большого проекта ученых-радиофизиков ТГУ, поддержанного программами УМНИК и СТАРТ. Он направлен на создание композиционных материалов для радиоэлектронных систем, строительной отрасли и бытового применения, с заданными параметрами (эффективность экранирования, мощность и частота излучения, широкополосность). Так, в ходе этого проекта был создан защитный футляр для мобильников из композиционного материала, который ограничивает вредное для человека электромагнитное излучение.
– Композитные материалы на основе нанотрубок исследуются в разных странах, однако у нас более простая технология их создания, при этом они ни в чем не уступают своим зарубежным аналогам, – подчеркивает руководитель проекта, доцент РФФ Григорий Кулешов. – Благодаря этому использование защитных покрытий и других изделий из композитов ТГУ будет экономически выгодным.
Нанотрубки были изготовлены в Институте катализа СО РАН. Исследование электромагнитных параметров проводится на оборудовании центра коллективного пользования ТГУ «Центр радиофизических измерений, диагностики и исследования параметров природных и искусственных материалов». Результаты работы были представлены на Всероссийском съезде молодежных научных и конструкторских объединений и Всероссийском инженерном конкурсе в 2015 и 2016 годах.