Микроволновое излучение играет важную роль в различных технологиях, включая мобильные телефоны, интернет, GPS, микроволновые печи, радиолокацию и радионавигацию.
СВЧ-излучение вызывает движение молекул с высокой частотой, что приводит к выделению тепловой энергии. Это можно использовать, например, для разогрева пищи в микроволновках. Однако слишком большое поглощение тепловой энергии может нанести вред электронным устройствам и живым организмам.
Для защиты от микроволнового излучения используются полимеры. Ученые из Пермского Политеха исследовали, как сверхвысокочастотное излучение влияет на деформационные и прочностные характеристики полимерного связующего на основе каучука. Статья опубликована в журнале «Все материалы. Энциклопедический справочник».
Композиции на основе низкомолекулярного жидкого каучука являются удобными для изготовления полимерных композитов из-за их низкой вязкости и малой чувствительности к влаге. Каучук обладает водонепроницаемостью, эластичностью и гидроизоляционными свойствами. Но разработка композитов на основе каучука для защиты от СВЧ-излучения затруднена, поскольку ученые не знают, как облучение влияет на физико-механические свойства этого материала. Ученые из Пермского Политеха заполнили эту пробел.
Исследователи создали в лаборатории твердые образцы на основе жидкого каучука, которые были неплавкими и нерастворимыми. Эти образцы были подвергнуты испытаниям, включающим измерение прочности на разрыв и относительной деформации при разрыве. Измерения проводились при разных температурах: 223, 293 и 323 Кельвина (-50, 20 и 50 градусов Цельсия). Для облучения образцов СВЧ-излучением исследователи использовали СВЧ-генератор с частотой излучения 2,45 ГГц и мощностью 700 Вт.
Образцы помещали в герметичный контейнер из пенопласта, который находился прямо на срезе рупорной антенны генератора. Их разделили на партии с разными временами облучения (300, 600, 900 и 1200 секунд). Одним из основных показателей воздействия СВЧ-излучения на материалы является плотность поглощаемой тепловой энергии. Поэтому после процедуры облучения образцы остывали при естественных условиях, а затем исследователи проводили измерения плотности тепловой энергии.
При температуре 223 К и увеличении времени облучения СВЧ-излучением, материал становится более деформируемым при разрыве, но его прочность снижается незначительно. Например, при 600 секундах облучения относительная деформация увеличивается до 500%, при этом прочность остается почти неизменной.
При воздействии в течение 900 секунд относительная деформация возрастает до 585%, а прочность увеличивается до 14 МПа. При дальнейшем увеличении времени до 1200 секунд относительная деформация продолжает расти до 600%, при этом прочность немного снижается до 11,3 МПа. При других температурах изменения уровня относительной деформации при разрыве не так заметны.
Ученые отмечают, что влияние СВЧ-облучения на физико-механические свойства связующего становится значительным только после 1200 секунд облучения. Эти результаты подтверждают, что связующие на основе каучука будут эффективны в композитах для защиты от СВЧ-излучения.
Материал, изученный учеными, может применяться в электронных устройствах для защиты от микроволнового излучения низкой и средней мощности. Например, он может использоваться для создания защитных экранов на гаджетах, компьютерах и телевизорах с целью снижения воздействия электромагнитного излучения на человека.
