Основные направления фундаментальных и прикладных исследований

Тема 1
Высокочастотная электродинамика ферромагнитных
материалов и создание датчиков слабых магнитных полей

Экспериментальные и теоретические исследования в области электрофизики и электродинамики магнитомягких материалов. Исследование  линейного и нелинейного магнитоимпеданса ферромагнитных микропроволок и сэндвичей. Разработка новой технологии изготовления магнитоимпедансных элементов, чувствительных к слабым внешним магнитным полям для датчиков магнитного поля многофункционального назначения. Создание магнитометров с чувствительностью до 10 пикоТесла, уникальной особенностью которых является измерение всех трех компонент магнитного поля и его градиента в широком динамическом диапазоне.

Тема 2
Взаимодействие электромагнитных волн
со сложными радиофизическими структурами и средами

В ИТПЭ ОИВТ РАН в течение многих лет развиваются методы расчета рассеяния на сложных объектах с учетом достижений как российской, так и зарубежных школ теории дифракции. Это связано с тем, что построение электродинамических моделей – один из основных подходов к исследованию электрофизических явлений в веществах как естественного, так и искусственного происхождения, а также характеристик и свойств конструкций на основе таких материалов. Особое место здесь занимают фундаментальные исследования, направленные на создание и изучение веществ и материалов с уникальными свойствами, которые не встречаются в природных веществах.

Кроме того, в Институте проводятся исследования электродинамических свойств объемных плазменных  и плазменно-диэлектрических структур. В частности выполнены расчеты и измерения коэффициентов прохождения и отражения решеток из трубок с различными диаметрами и диэлектрическими проницаемостями в широком диапазоне СВЧ-частот как заполненных, так и не заполненных плазмой. Также выполнены расчеты и измерения однопозиционной эффективной поверхности рассеяния структур из тонких диэлектрических трубок, заполненных плазмой. Использовались либо прямые трубки, из которых были составлены плоские и цилиндрические решетки, либо дугообразные трубки, образующие полусферу. Результаты имеют прикладное значение для антенной техники, в частности, для создания управляемых электромагнитных  экранов.

Тема 3
Исследования магнитоактивных материалов (материалы
с колоссальным магнитосопротивлением, сверхпроводники II рода)

Изучение термомагнитных неустойчивостей в сверхпроводниках: скачки магнитного потока распространение нормальной зоны, дендритная неустойчивость и образование пространственных структур.

Электродинамика анизотропных высокотемпературных сверхпроводников: макротурбулентная неустойчивость, эффекты соизмеримости вихревой и кристаллической решеток, влияние поверхности, планарных и точечных дефектов на электродинамические свойства, сверхпроводники мезоскопических размеров.

Внутренний эффект Джозефсона в слоистых высокотемпературных сверхпроводниках, плазменные моды, излучение «быстрых» вихрей в диапазоне ТГц – черенковское и переходное излучение, фотонные кристаллы в смешанном состоянии.

Электронные свойства магнитных оксидов: модель Кугеля-Хомского и фазовое расслоение, образование страйповых структур, гигантский изотоп-эффект в манганитах. Фазовая диаграмма материалов с колоссальным магнитосопротивлением: исследования в рамках модели типа Кондо-решетки с примесями, двухзонная модель и перераспределение носителей тока между зонными и локализованными состояниями. Электронный транспорт в магнитных оксидах в состоянии фазового расслоения: сопротивление, магнитосопротивление, магнитная восприимчивость, спектр шума.

Тема 4
Исследование процессов формирования метаматериалов
и их взаимодействия с электромагнитными полями

Проблема создания метаматериалов является ключевой при разработке новых многофункциональных и интеллектуальных материалов. Исследования по созданию новых метаматериалов с использованием вакуумного напыления металл-диэлектрических нанокомпозитных систем, структурированных многослойных тонко-пленочных композитов. Создание экранирующих покрытий, работающих в оптическом, микроволновом и радио диапазонах.

Разработка технологии напыления пленок железа с рекордно высокими, соответствующими лучшему мировому уровню, значениями высокочастотной магнитной проницаемости. Исследование влияния нано- и микро-структуры пленок, топологии композиционных структур и технологических параметров их формирования на частотные зависимости магнитной и диэлектрической проницаемостей . Будучи структурированы,  эти пленки могут служить основой для создания многослойных материалов для микроволновых приложений с рекордными электрофизическими параметрами. Организация  сборок композитных материалов с наполнением из тонких магнитных и диэлектрических пленок, демонстрирующих высокие свойства в микроволновом и радио диапазонах.

Разработка методов формирования упорядоченных и неупорядоченных систем на различных масштабах их линейных размеров - нанокомпозитов, макроскопических сборок для фотонных кристаллов, макетов структур с отрицательными диэлектрической и/или магнитной проницаемостями и др. Экспериментальное и теоретическое исследование зонной структуры фотонных кристаллов, в том числе магнитно-фотонных и магнитостатических кристаллов.

Разработка новых тонкопленочных систем на основе многослойных покрытий диэлектрик-структурированный металл-диэлектрик, получаемых методом послойного напыления прозрачных диэлектриков и металлов.  Создание на этой основе многофункциональных покрытий, работающих в оптическом и радио диапазонах. Разработка технологии производства многослойных энергосберегающих покрытий для остекления промышленных, жилых и административных зданий и транспортных средств.

Тема 5
Эффективные электродинамические параметры
композитных материалов и неоднородных сред

Исследования проводятся по следующим направлениям:

- Разработка методов измерения диэлектрической и магнитной проницаемости материалов в СВЧ диапазоне;

- Исследования эффективных материальных параметров композитных и неоднородных материалов в СВЧ диапазоне;

- Разработка радиопоглощающих материалов и покрытий для СВЧ диапазона.

Тема 6
Исследования по выбору исходных компонентов и оптимизации рецептур
и структур высокоэффективных многокомпонентных радиопоглощающих покрытий

Системы высокоэффективных радиопоглощающих эластомерных покрытий для модернизации эксплуатируемых в настоящее время и разрабатываемых объектов авиационной, морской, наземной и специальной техники.

Системы радиопоглощающих покрытий на основе кремнийорганических эластомеров, работоспособные во всеклиматических условиях в интервале температур от – 60 до + 200°С.

Системы радиопоглощающих покрытий на основе полиуретановых эластомеров, работоспособные во всеклиматических условиях в интервале температур от – 60 до + 150°С.

Системы радиопоглощающих покрытий на основе эпоксиуретановых эластомеров, перерабатываемые в условиях повышенной влажности и высокой (до 60°С) температуры обрабатываемой поверхности и работоспособные в  условиях тропического климата.

Тема 7
Экспериментальные и теоретические исследования процессов
формирования и функционирования малогабаритных топливных элементов

Разработка концепции создания малогабаритных топливных элементов c протонобменными мембранами для автономной энергетики высокотехнологичных портативных устройств.

Определение принципиальной схемы конструкции малогабаритного топливного элемента и требований к параметрам его отдельных компонентов.

Разработка технологии формирования интегрированных мембранных блоков. Разработка многоопленочной нанотехнологии каталитических слоев, отработка процессов нанесения каталитического слоев на поверхность твердополимерных мембран, диагностика  и тренировка  интегрированных мембранных блоков.

Исследование новых типов протон проводящих мембран.

Разработка технологических подходов и требований к электродно-газодиффузионным слоям и коррозийно-стойких биполярным пластинам.

Изготовление пилотных образцов малогабаритного топливного элемента, состоящего из пластин с газораспределительными каналами и электродными слоями, интегрированного мембранного блока и топливоподводящими и токосъемными элементами.

Построение теоретических моделей функционирования малогабаритных топливных элементов с протонообменными мембранами.

Научное обоснование и проработка процедур производства малогабаритных топливных элементов на единой технологической линейке.

Тема 8
Технология снижения радиолокационной заметности (стелс-технология)

Хорошо известно, что важнейшие преимущества новых образцов оборонной техники обеспечиваются высоко­технологичными решениями, в числе которых – снижение радиолокационной заметности за счет применения специальных конструкций и материалов. Поэтому уже несколько десятилетий в мировой науке существует и развивается целое направление по моделированию объектов со сниженной заметностью, например, мало­заметных летательных аппаратов. Трудоемкость решения соответствующих фундаментальных и прикладных задач объясняется сложностью структуры этих объектов и физических процессов формирования рассеянного поля, особенно – в присутствии неоднородных сложных покрытий и сред. Исследования в этом направлении широко развернуты и в ИТПЭ ОИВТ РАН. Подробнее...

Тема 9
Разработка и создание компактных полигонов для
измерений радиофизических параметров  объектов и антенн

Разработанная ИТПЭ технология производства сотово-структурных радиопоглощающих материалов позволила использовать их для оборудования безэховых камер (БЭК). БЭК является основной частью компактного полигона для проведения исследований взаимодействия радиоволн с объектами сложных форм, диаграмм направленности антенн, анализа проблем электромагнитной совместимости и др. В компактный полигон входит коллиматор для обеспечения плоского фронта радиоволны, поворотные устройства и микроволновая аппаратура.

По договорам Государственным университетом Сингапура, с предприятиями “Звезда-Стрела” и ГУП ГРПЗ построены и оборудованы БЭК с уровнем безэховости не выше –50 дБ в диапазоне частот 1 ÷ 20 ГГц.