Требования к качеству радиопоглощающих покрытий постоянно возрастают. Уровень поглощения электромагнитного излучения зависит от диэлектрической проницаемости. «Естественные» материалы не всегда имеют необходимую проницаемость, поэтому на практике широко применяются искусственные композиционные материалы. Например, частички железа или короткие отрезки тонкого провода, добавленные в твердеющий пластик.
Ученые Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского (КФУ) рассчитали свойства искусственного диэлектрика, который сможет поглощать электромагнитное излучение в различных диапазонах. Результаты исследования опубликованы в журнале "Journal of Communications Technology and Electronics".
Исследование проведено на основе разработанного нового метода решения задач дифракции на периодических структурах, с применением математических вычислительных методов и компьютерного моделирования. Численные расчеты показали, что при одной и той же толщине радиопоглотитель на основе резистивных квадратов имеет почти вдвое меньший уровень отражения в широком диапазоне частот по сравнению с известным аналогом.
Построена теория искусственного диэлектрика на основе тонких проводящих квадратиков, распределенных в связующей среде. Расчет характеристик такого композита показал его применимость в качестве эффективного радиопоглотителя.
На основе решения задачи дифракции нормально падающей электромагнитной волны на многослойных решетках из резистивных элементов проведен расчет дисперсии эффективной диэлектрической проницаемости структуры из резистивных квадратов, расположенных в диэлектрическом слое. Установлено, что дисперсия имеет релаксационный характер. Показана возможность управления дисперсионной характеристикой в широких пределах путем варьирования параметров структуры. Оценено отношение длины волны к периоду структуры, при котором адекватна процедура сопоставления рассматриваемой структуре однородного слоя.
Напомним, что дифракция — это отклонение от прямолинейного распространения на резких неоднородностях среды, а диэлектрическая проницаемость – это один из основных параметров, характеризующих электрические свойства диэлектриков. Другими словами она определяет насколько хорошим изолятором является тот или иной материал.
Сравнивая оптические свойства диэлектриков и металлов, следует отметить, что свободные электроны в металлах приводят к практически полному отражению электромагнитных волн от поверхности металлов,чем и объясняется их характерный блеск. Напротив, электромагнитные волны оптической частоты легко проникают в диэлектрики, причем большинство диэлектриков оптически прозрачны (окраска и непрозрачность некоторых из них объясняются наличием поглощающих свет примесей или рассеянием света на неоднородностях структуры.
В диэлектриках свободных электронов чрезвычайно мало (при комнатной температуре ne=108 -1015см-3), так что они не препятствуют проникновению в диэлектрик электрического поля, вызывающего поляризацию.
По мнению ученых, результаты исследования открывают возможности для создания новых, более совершенных радиопоглощающих покрытий с малым удельным весом для военной техники, безэховых камер и других применений. По словам профессо кафедры экспериментальной физики Физико-технического института КФУ Владимира Пономаренко, за счет масштабирования структур диэлектрика можно менять диапазон его радиопоглощения.
Следующий этап – разработка технологии изготовления радиопоглощающих материалов и создание образцов для специальных производственных предприятий.
Мы уже писали о том, что американские и китайские физики разработали метаматериал, способный скрывать предметы произвольной формы от радаров.
Более того, он способен защищать антенны от помех и создавать избирательную проницаемость среды. Об этом пишет издание Euromobile. Сам материал представляет собой решетку из пластиковых и медных компонентов.
Ученые изучили так называемое «темное» состояние метаматериала. Речь идет о покрытом наночастицами предмете, который практически не взаимодействует с проходящими через него светом и радиоволнами.
Физики использовали рифленый провод, то есть на медный провод надето множество цилиндрических и кубических структур, которые разделены вставками из пластика-диэлектрика. Размеры были подобраны так, чтобы была возможность пропускать электромагнитные волны на определенных частотах.
Благодаря этой конструкции провод получил способность пропускать радиоволны, а не отражать и не рассеивать их. Однако, чтобы скрыть какой угодно предмет от радара, нужно определить, на какой частоте он работает.
