Дослідження взаємодії з електромагніним випромінюванням полімерних композитів, отриманих методом адитивного виробництва
DOI:
https://doi.org/10.30857/2786-5371.2026.2.6Ключові слова:
адитивне виробництво, електропровідні полімерні композити, електромагнітне випромінювання, поліетилентерефталатгліколь, термопластичний поліуретанАнотація
Мета. Встановлення частотних залежностей відбиття ЕМВ від полімерних композитів, що містять електропровідні наповнювачі в залежності від їх складу та просторової структури, створеної адитивним виробництвом.
Методика. Відбивну здатність електропровідних полімерних композитів щодо електромагнітного випромінювання визначали за розробленою методикою, що заснована на визначенні ступеня зменшення інтенсивності відбитого сигналу в частотному інтервалі 3–14 ГГц.
Результати. Стаття присвячена дослідженню взаємодії зразків полімерних композитів з функціональними наповнювачами з електромагнітним випромінюванням, зокрема з урахуванням впливу товщини матеріалу, типу наповнювача та полімерної матриці на ступінь зменшення інтенсивності відбитого сигналу. Максимальну ефективність поглинання електромагнітного випромінювання виявили зразки з товщиною, співрозмірною з довжиною хвилі для частоти 10 ГГц (зокрема близько 10 мм), внутрішньою структурою типу «лінії» («0°/90°») та ступенем заповнення 5%, що відповідає розміру комірки близько 3,1×3,1 см. Найвищі показники ослаблення спостерігались у частотному інтервалі 9–11 ГГц, де для композитів на основі ТПУ та ПЕТГ значення послаблення електромагнітного випромінювання перевищували –45 дБ.
Наукова новизна. Встановлено, що композиції на основі ТПУ демонструють більш виражений ефект зменшення зворотного відбиття ніж композиції на основі ПЕТГ, що, ймовірно, пов’язано з кращою взаємодією на межі ТПУ-наповнювач, а також з більшою рухливістю полімерних ланцюгів, яка сприяє формуванню провідних перколяційних каналів.
Практична значимість. Досліджено вплив складу та структури матеріалу електропровідних полімерних композитів на характеристики відбиття електромагнітного випромінювання. Встановлено можливість цілеспрямованого регулювання поглинальних властивостей 3D-друкованих ЕПК шляхом варіювання геометрії їхньої внутрішньої структури.
Завантаження
Посилання
Sankaran, S., Deshmukh, K., Ahamed, M. B., & Pasha, S. K. K. (2018). Recent advances in electromagnetic interference shielding properties of metal and carbon filler reinforced flexible polymer composites: A review. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 114, 49–71. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2018.08.006.
Liang, C., Gu, Z., Zhang, Y., Ma, Z., Qiu, H., Gu, J. et al. (2019). Structural Design Strategies of Polymer Matrix Composites for Electromagnetic Interference Shielding: A Review. Nano-Micro Letters, 13, 181. DOI: https://doi.org/10.1007/s40820-021-007072.
Kumar, P., Narayan Maiti, U., Sikdar, A., Kumar Das, T., Kumar, A., & Sudarsan, V. J. P. R. (2019). Recent advances in polymer and polymer composites for electromagnetic interference shielding: review and future prospects. Polymer Reviews, 59(4), 687–738. DOI: https://doi.org/10.1080/15583724.2019.1625058.
Fedoriv, T., & Slieptsov, O. (2025). Doslidzhennia adytyvnoho vyrobnytstva elektroprovidnykh polimernykh kompozytiv [Research into the additive manufacturing of conductive polymer composites]. Herald of Khmelnytskyi National University. Technical Sciences, 351(3), 520–527. DOI: https://doi.org/10.31891/2307-5732-2025-351-67 [in Ukrainian].
Park, S., Shou, W., Makatura, L., Matusik, W., & Fu, K. K. (2022). 3D printing of polymer composites: Materials, processes, and applications. Matter, 5(1), 43–76. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matt.2021.10.018.
Lei, L., Yao, Z., Zhou, J., Wei, B., & Fan, H. (2020). 3D printing of carbon black/polypropylene composites with excellent microwave absorption performance. Composites Science and Technology, 200, 108479. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2020.108479.
Jayanth, N., Senthil, P., & Mallikarjuna, B. (2022). Experimental investigation on the application of FDM 3D printed conductive ABS-CB composite in EMI shielding. Radiation Physics and Chemistry, 198, 110263. DOI: https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2022.110263.
Lee, K. P. M., Baum, T., Shanks, R., & Daver, F. (2021). Graphene–polyamide‐6 composite for additive manufacture of multifunctional electromagnetic interference shielding components. Journal of Applied Polymer Science, 138(9), 49909. DOI: https://doi.org/10.1002/app.49909.
Xue, T., Yang, Y., Yu, D., Wali, Q., Wang, Z., Cao, X., ... & Liu, T. (2023). 3D printed integrated gradient-conductive MXene/CNT/polyimide aerogel frames for electromagnetic interference shielding with ultra-low reflection. Nano-Micro Letters, 15(1), 45. DOI: https://doi.org/10.1007/s40820-023-01017-5.
Chand, K., Zhang, X., & Chen, Y. (2022). Recent progress in MXene and graphene based nanocomposites for microwave absorption and electromagnetic interference shielding. Arabian Journal of Chemistry, 15(10), 104143. DOI: https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2022.104143.
He, L., Shi, Y., Wang, Q., Chen, D., Shen, J., & Guo, S. (2020). Strategy for constructing electromagnetic interference shielding and flame retarding synergistic network in poly (butylene succinate) and thermoplastic polyurethane multilayered composites. Composites Science and Technology, 199, 108324. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2020.108324
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Олександр СЛЄПЦОВ, Богдан САВЧЕНКО, Надія СОВА, Тарас ФЕДОРІВ, Ірина ВИШТАЛЮК
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
