Белорусский Государственный Университет Кривошеев Роман Михайлович Научный руководитель: д-р ф.-м. н., профессор Комаров Ф.Ф. Преподаватель: Позняков А.М.

Большой интерес представляют пленки из УНТ и композиты, содержащие УНТ, для создания высокоэффективных и недорогих систем защиты от электромагнитных излучений ( ЭМИ ) микроволновых частот. В первую очередь это относится к фону электромагнитных помех, обусловленному широким использованием мобильных телефонов, микроволновых печей, компьютеров и т. д. Для защиты электронного оборудования в коммерческих целях и для применений в военной отрасли. Для решения этих проблем был сформирован материал на основе углеродных нанотрубок, исследованы размерные и структурные характеристики исходных нанотрубок и изготовленной бумаги. Получены характеристики взаимодействия электромагнитного излучения с бумагой из углеродных нанотрубок в диапазоне частот от 8.15 ГГц до 74.3 ГГц. Обнаружено сильное отражение и сильное ослабление излучения в исследуемой области.

УНТ были выращены методом CVD, из них изготовлена бумага. Структура УНТ и бумаги исследовалась методами ПЭМ и РЭМ. Экранирующие свойства бумаги из УНТ изучались на спектрометрах в диапазоне частот от 8.15 ГГц до 74.3 ГГц. Бумага изготавливалась двух типов : 1) с использованием растворителя Triton X100; 2) без использования растворителя Triton X100; Были сформированы образцы на основе полиуретана, и в них добавлены в различных концентрациях диспергированные порошки таунита различной степени очистки.

светлопольное изображение изображение в двухпучковом режиме На фотографиях видно, что трубки находятся в связанном состоянии, маленькие черные точки – это нанокластеры углерода, а более крупные образования того же цвета – нанокластеры железа

Данные фотографии отображают две стороны более плотного образца бумаги (толщина мкм): А) более равномерная поверхность – нижняя сторона бумаги, находившаяся на подложке. Б) верхняя сторона, с более развитой топологией. Светлые образования, присутствующие в большем количестве на фотографии Б – нанокластеры железа. А Б

Данный образец бумаги произведен без использования растворителя и, следовательно, более рыхлый. Толщина его составляет ~80 мкм. УНТ находятся в связках, на фотографиях заметны нанокластеры углерода.

Приведено с целью выяснения происхождения нанокластеров

Данные рентгеновского микроанализа свидетельствуют о значительном содержании железа с небольшой добавкой никеля в исследованном образце бумаги.

Из спектров видно, что образец достаточно однородный, так как во всех точках положение полос практически не изменялось, а их интенсивность изменялась незначительно. Расшифровка данных спектра дала нам наиболее вероятный диаметр нанотрубок ~ 1,13 нм На вставке (1) приведен спектр КР нанотрубок в области частот РДМ. Наиболее вероятный диаметр нанотрубок приблизительно 1,1 нм. На вставке (2) представлен спектр КР бумаги из УНТ в области см -1. Средний диаметр нанотрубок приблизительно 1,15 нм Первый образец Вставка (1) – Полосы РДМ Вставка (2) – Полосы G + и G -

Из спектров видно, что образец также достаточно однородный, так как во всех точках положение полос практически не изменялось, а их интенсивность изменялась незначительно. Наиболее вероятный диаметр ~ 1,16 нм На вставке (1) приведен спектр КР нанотрубок в области частот РДМ. Вероятный диаметр нанотрубок приблизительно 1,14 нм. На вставке (2) представлен спектр КР бумаги из УНТ в области см -1. Средний диаметр нанотрубок приблизительно 1,17 нм Второй образец Вставка (1) – Полосы РДМ Вставка (2) – Полосы G + и G -

Верхняя поверхность образца Срез торцевой части образца Из различий между изображениями верхней и торцевой поверхности образца можно сделать выводы: основная часть наполнителя находится в глубине массива образца большая концентрация дефектов на втором изображении свидетельствует о необходимости усовершенствования метода диспергирования наноматериалов АБ

Диапазон, ГГц Средняя величина ослабления электромагнитного излучения бумагой из УНТ, дБ (1,2) Средняя величина ослабления электромагнитного излучения полимером, дБ (2) 18,15 – 12, ,5 – 36, ,3 – 53, ,41 – 74,

С использованием метода изготовления УНТ за счет декомпозиции СО с применением карбонила железа (Fe(CO) 5 ) в качестве катализатора созданы массивы одностаночных УНТ с преобладанием трубок металлического типа с диаметром ~ 1,13 нм в одном образце, и трубок полупроводникового типа с очень малой шириной запрещенной зоны в плотности состояний и диаметром ~ 1,14 нм в другом. При комнатной температуре наблюдается эффект сильного взаимодействия как бумаги, так и полиуретанового образца с таунитом, с электромагнитным излучением в диапазоне частот 8,15 – 74,3 ГГц. Ослабление интенсивности достигает 40 дБ, что позволяет рассматривать данные материалы как перспективное защитное покрытие от ЭМИ для чувствительных приборов и систем, особенно работающих в условиях повышенных механических и тепловых нагрузок. По результатам исследований подготовлен и представлен материал на VI- м международном симпозиуме " Фуллерены и наноструктуры в конденсированных средах ". По материалам дипломной работы опубликована статья в ЖТФ, а также в журнале « Доклады НАН Беларуси ». Данные по исследованным образцам бумаги из углеродных нанотрубок представлены на международной научной конференции FANEM 12 (22 – 25 мая, г. Минск ).