Широкополосные настраиваемые керамические композиты, поглощающие микроволны, из полимерно-производного SiOC и частично поверхностно окисленных наночастиц сверхвысокотемпературной керамики

Материалы, поглощающие микроволны в условиях высоких температур и агрессивной среды, крайне востребованы в электронике и аэрокосмических приложениях. В настоящем исследовании представлен новый высокотемпературный керамический композит, поглощающий микроволны, на основе полимерно-производного SiOC и in situ частично поверхностно окисленных наночастиц сверхвысокотемпературной керамики (UHTC) ZrB2. Изготовленные композиты с нормализованной массовой долей наночастиц ZrB2 40% обладают существенно широкой полосой поглощения микроволн 13,5 ГГц (26,5–40 ГГц), охватывающей весь Ka-диапазон. Это объясняется многочисленными наноинтерфейсами в композитах, затуханием, индуцированным интерференцией электромагнитных волн, затуханием за счет образованных токовых петель и потерями электронной проводимости, обеспечиваемыми частично поверхностно окисленными наночастицами ZrB2. Минимальный коэффициент отражения (RC) составил −29,30 дБ при 29,47 ГГц для толщины 1,26 мм у композитов с нормализованной массовой долей наночастиц ZrB2 32,5%. Постоянная (dc) проводимость нанокомпозитов продемонстрировала явный перколяционный эффект при увеличении нормализованной массовой доли наночастиц ZrB2 до 30,49%. Результаты дают новое понимание проектирования материалов, поглощающих микроволны, с широкой частотной полосой поглощения и высокой степенью поглощения для приложений в условиях высоких температур и агрессивной среды.