Исследование диэлектрических свойств деструктирующих материалов при нагреве

Диэлектрические свойства материалов при нагреве на сверхвысоких частотах определяют методами, основанными на применении волноводных объемных резонаторов. Однако поскольку при измерении образец находится в закрытом объеме, при определении диэлектрических свойств деструктирующих материалов возникают погрешности, связанные с заполнением объема резонатора и осаждением на его внутренних проводящих поверхностях продуктов разложения образца материала. В работе представлены результаты исследования диэлектрических свойств деструктирующих материалов при нагреве с помощью объемного волноводного резонатора методами, исключающими влияние продуктов деструкции на точность измерений. Для снижения влияния деструктирующих паров, поднимающихся с поверхности образца в процессе деструкции, применяли дополнительные тонкие кварцевые пластины, укладываемые на поверхности образца. Помимо пластин, использовали также кюветы с крышкой, исключающей попадание продуктов деструкции в объем резонатора. Приведена методика учета влияния пластин и кюветы в расчете диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь образца материала при нагреве в объемном резонаторе. Исследованы изменения диэлектрических свойств композиционного материала, состоящего из кварцевой ткани, пропитанной алюмохромофосфатным связующим, и стеклотекстолита из кварцевой ткани, пропитанной фенолформальдегидным связующим, в области температур выше начала деструкции (вплоть до температур, при которых наблюдается потеря конструкционной прочности материалов). Разработанная методика может быть использована при проведении исследований теплофизических свойств деструктирующих материалов для оценки изменения их диэлектрических характеристик в эксплуатационных условиях высокотемпературного нагрева.

1. Егоров В. Н. Резонансные методы исследования диэлектриков на СВЧ / Приборы и техника эксперимента. 2007. № 2. С. 5 – 38.

2. Литовченко А. В., Игнатенко Г. К. Некоторые аспекты метрологического обеспечения измерения диэлектрических свойств материалов на сверхвысокой частоте в интервале температур 20 – 1200 °C / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2010. Т. 76. № 8. С. 66 – 69.

3. Крылов В. П. Измерение диэлектрических свойств диоксида кремния на частоте 10 ГГц при нагреве до 1200 °C в цилиндрическом волноводном резонаторе / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2007. Т. 73. № 9. С. 47 – 49.

4. Крылов В. П. Учет погрешностей определения диэлектрической проницаемости методом волноводного резонатора / Метрология. 1994. № 5. С. 33 – 36.

5. Егоров В. Н., Кащенко М. В., Онхонов Р. Р. Точность диэлектрических измерений в объемном цилиндрическом H01р резонаторе / Измерительная техника. 2003. № 10. С. 41 – 45.

6. Литовченко А. В. Особенности методики обработки результатов точных измерений ε и tg δ на СВЧ при нагреве образца / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2004. Т. 70. № 4. С. 31 – 36.

7. Литовченко А. В. Высокоточный СВЧ-измеритель ε и tg δ нагреваемых образцов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2002. Т. 68. № 10. С. 35 – 38.

8. Литовченко А. В., Игнатенко Г. К. Влияние остаточного электрического зазора между образцом и поршнем резонатора при измерении диэлектрических характеристик материалов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2012. Т. 78. № 11. С. 36 – 40.

9. Певнева Н. А., Гурский А. Л., Кострикин А. М. Метод свободного пространства с использованием векторного анализатора цепей для определения диэлектрической проницаемости материалов на сверхвысоких частотах / Доклады БГУИР. 2019. № 4. С. 32 – 39.

10. Дьяконова О. А., Казанцев Ю. Н., Каленов Д. С. Измерительный комплекс для определения электромагнитных характеристик материалов резонансным методом с помощью скалярных анализаторов цепей / Журнал радиоэлектроники. 2017. № 7. С. 1 – 7.

11. Фомин Д. Г., Дударев Н. В., Даровских С. Н. Анализ методов измерения диэлектрических свойств материалов в СВЧ диапазоне длин волн / Журнал радиоэлектроники. 2021. № 6. С. 1 – 12. DOI: 10.30898/1684-1719.20216.6

12. Li E., Nie Z., Guo G., Zhahg Q. Broadband measurements of dielectric properties of low-loss materials at high temperatures using circular cavity method / Progress in Electromagnetics Research, PIER 92. 2009. P. 103 – 120.

13. Жителев А. Е., Чирков Р. А., Миронов Р. А., Забежайлов М. О. Исследование свойств деструктирующих материалов при ступенчатом нагреве / XVI международный семинар «Структурные основы модифицированных материалов»: тезисы докладов. — Обнинск, 2021. С. 61 – 64.

14. Баринов Д. Я., Остепенникова О. Г., Мараховский П. С., Зуев Ф. В. Изучение динамики прогрева деструктирующего теплозащитного материала методом математического моделирования температурных полей / Труды ВИАМ. 2019. № 8(80). С. 109 – 118. DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-8-109-118

15. Зальцман Е. Б. Измерение параметров магнитодиэлектриков и ненамагниченных ферритов при помощи прямоугольного резонатора на волну H10 / Радиотехника. 1958. Т. 13. № 10. С. 76 – 80.

16. Yiguang Wang, Jinling Liu. Aluminum Phosphate-Mullite Composites for High-Temperature Radome Applications / Int. J. Appl. Ceram. Technol. 2009. N 6. P. 190 – 194. DOI: 10.1111/j.1744-7402.2008.02324

17. Johnston P., Doyle E., Orzel R. Phenolics: A Literature Review of Thermal Decomposition Products and Toxity / Journal of the American College of Toxicology. 1998. Vol. 7. N 2. P. 23 – 35.

18. Chen N., Gao S., Huo J., et al. Studies on high-temperature thermal transformation and dielectric property of aluminum-chromium phosphates / Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2014. Vol. 116. N 2. P. 875 – 879.

19. Крылов В. П. Моделирование электромагнитных свойств многокомпонентного материала / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84. № 7. С. 38 – 41. DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-7-38-41

20. Бойков А. К., Павлов В. В., Пономарев В. П. и др. Определение характеристик стеклотекстолитов при высоких температурах / В кн.: Материалы антенных обтекателей. — М.: ОНТИ ВИАМ, 1964.

21. Павлов В. В., Семенова Г. П. Зависимость диэлектрической проницаемости стеклотекстолита от его компонентов / В кн.: Материалы антенных обтекателей. — М.: ОНТИ ВИАМ, 1964.