Recubrimientos de película fina que contienen níquel sobre materiales fibrosos.

Recubrimientos de película delgada que contienen níquel sobre materiales fibrosos.

Recubrimientos de película delgada que contienen níquel sobre materiales fibrosos
© L.M. Lynkov, V.A. Bogush, E.A. Senkovets, S.M. Zavadsky
Universidad Estatal de Informática y Radioelectrónica de Bielorrusia, Minsk Correo electrónico: aleks@gw.bsuir.unibel.by

Un método prometedor para crear pantallas electromagnéticas es la deposición al vacío de películas delgadas sobre materiales fibrosos. Para estudiar las propiedades electromagnéticas se obtuvieron tejidos tejidos a máquina, sobre los que se aplicó una capa de níquel mediante pulverización catódica con magnetrón. Se estudiaron las características de blindaje de tejidos de punto sobre los que se depositaba níquel en una cara. Cuando la fuente de radiación electromagnética está ubicada en el lado rociado de la banda, se encontró una disminución en el coeficiente de reflexión de 1,4 veces en comparación con el caso de su ubicación en el lado no rociado. Al mismo tiempo, el coeficiente de absorción se mantuvo sin cambios. También se realizó un análisis estructural del material obtenido.

Introducción. La radiación electromagnética (REM) se utiliza ampliamente en muchas áreas de la actividad humana. Sin embargo, los niveles elevados de campos electromagnéticos tienen un impacto negativo en los objetos biológicos y el cuerpo humano, complican el funcionamiento de equipos de medición de baja potencia y alta precisión y agravan los problemas de compatibilidad electromagnética de los equipos radioelectrónicos y de seguridad de la información.

En este sentido, cobra relevancia la tarea de desarrollar materiales y recubrimientos de blindaje y absorción altamente eficientes y tecnológicamente avanzados. De particular interés son los métodos para crear materiales elásticos radioabsorbentes, basados ​​en el uso de equipos de tejido generalizados y caracterizados por un bajo costo y consumo de material [1].

Uno de los métodos prometedores para producir pantallas electromagnéticas es la deposición al vacío de películas delgadas sobre materiales fibrosos.

Método de producción de muestras. El uso de procesos de pulverización catódica con haz de iones y magnetrón estimulado por iones permite obtener recubrimientos de diversos materiales que tienen una alta adherencia al sustrato a cargas de temperatura relativamente bajas [2].

Para estudiar las propiedades de blindaje, se fabricaron muestras a las que se aplicó una capa metálica de níquel mediante pulverización catódica con magnetrón.

El recubrimiento se aplicó en una unidad de vacío VU-2MP equipada con dos fuentes de iones de haz. Antes de pulverizar, se evacuó la cámara de trabajo a una presión de 2×10-3 Pa, luego se llevó a cabo la limpieza iónica de la superficie del sustrato (tejido de punto).

El recubrimiento se formó pulverizando un objetivo de níquel con una fuente de haz de iones con parámetros de descarga Up = 5 kV, Ip = 200 mA y presión de funcionamiento en la cámara P = 2×10-2 Pa.

La base tejida: el sustrato sobre el que se aplicó el níquel, se produjo en equipos de tejido de acuerdo con un esquema tecnológico que garantiza la formación de tejidos de punto con una estructura volumétrica lanuda.

El espesor del recubrimiento se controló durante el tiempo del proceso mediante una curva de calibración, que representa la dependencia del espesor del recubrimiento de níquel sobre vidrio con el tiempo de pulverización. La película de níquel formada tiene una resistencia superficial de 3 W/D. Sobre la base tejida (poliacrilonitrilo) se aplicó un recubrimiento de níquel por una cara con un espesor de 0,1/mm.

El recubrimiento resultante tiene buena adherencia al sustrato, se caracteriza por propiedades eléctricas estables y no se degrada con el tiempo.

Parte experimental. La estructura del material sintetizado se estudió mediante difractometría de rayos X en una instalación DRON-30, utilizando radiación Cuk-a (longitud de onda l = 1,5417737 A), para análisis de fase general y estimación del tamaño medio de partículas cristalinas. El patrón de difracción se registró en una cinta gráfica a una velocidad de 2000 impulsos/s en un rango de ángulos de 10 a 80°. Los patrones de rayos X se registran en coordenadas de intensidad (I)-ángulo (2q). El patrón de difracción de rayos X resultante se procesó evaluando la intensidad relativa de las líneas de difracción en una escala de 100 puntos midiendo el área de los picos y tomando el área del pico más grande como 100.

El ruido detectado en los patrones de difracción, así como el aumento en la intensidad de la radiación de rayos X dispersada en la región de pequeños ángulos de difracción, se explica por la influencia del componente orgánico de las fibras [ 3].

La identificación del metal depositado se llevó a cabo mediante el análisis de patrones de difracción utilizando el índice de tarjetas ASTM. El estudio de las muestras con recubrimiento de níquel se llevó a cabo desde el lado frontal (pulverizado) y posterior (no pulverizado).

Las propiedades de blindaje de los materiales se estudiaron utilizando un conjunto de vectores analizadores de red que miden los parámetros S de cuadripolos en el rango de microondas ( 1.5..18-18… [4].

Antes de realizar las mediciones, el equipo se sometió a un procedimiento de calibración, como resultado del cual la respuesta amplitud-frecuencia de las trayectorias se toma como un nivel cero y todas las mediciones de las muestras se realizan en relación con este nivel.

La muestra de prueba, que era una pieza cuadrada de tejido de punto de 15 x 15 cm, se fijó entre el receptor y el emisor, que eran sistemas de bocinas o bridas de un sistema de guía de ondas. Los coeficientes de reflexión y transmisión (S11 y S21, respectivamente) se eligieron como parámetros medidos. La muestra de tejido se estiró uniformemente en todos los lados para evitar la distorsión de la estructura del tejido de punto y se colocó en un plano perpendicular a la dirección de propagación de la onda.

El estudio consideró el caso del Ubicación de una fuente de radiación electromagnética tanto en el frente como en la parte posterior.

Resultados y discusión. Al estudiar las propiedades protectoras de los tejidos de punto, en cuya cara frontal se aplicó un recubrimiento que contiene finas capas de níquel, se obtuvieron los valores de los coeficientes de transmisión (S21) y reflexión (S11) del lado pulverizado y no pulverizado. en el rango de frecuencia 1,5… 37,7 GHz. Se observó que a frecuencias más bajas la reflectancia es mayor (-8…-10 dB), mientras que a frecuencias más altas disminuye a -4…-6 dB. Se observa una relación inversa con el coeficiente de transmisión — a medida que aumenta la frecuencia, el coeficiente de transmisión también aumenta de -2 a -10 dB.