Анализ микроволновых резонансных свойств композитных сред с нано- и микроразмерными ферромагнитными частицами различной формы

Д.В. Перов, А.Б. Ринкевич

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН, г. Екатеринбург

 

С использованием экспериментальной методики, основанной на теории распространения электромагнитных волн в пространственно-ограниченных средах, получены частотные и полевые зависимости коэффициентов отражения и прохождения волн для образцов композитных сред с ферромагнитными частицами различной формы. Показано, что в такого рода средах наблюдается сильная зависимость глубины проникновения электромагнитных волн от поля намагничивания, обусловленная ферромагнитным резонансом. В сочетании со сравнительно малой диэлектрической проницаемостью композитных сред, это приводит к существенным (до 50%) изменениям коэффициентов отражения и прохождения, что дает основание рассматривать эти материалы в качестве перспективных для практического применения в микроволновых устройствах, управляемых магнитным полем. Предложена теоретическая модель для определения эффективной комплексной магнитной проницаемости композитных сред с ферромагнитными частицами в виде эллипсоидов вращения общего вида, дающее адекватное описание их резонансных особенностей.

 

Рис. 1. Положение векторов нормали (красный) и постоянной намагниченности (синий) относительно ортов декартовой системы координат (зеленый) для одиночной ферромагнитной частицы в виде эллипсоида вращения с соотношением размеров полуосей 25:25:1 и распределения направлений соответствующих векторов для ансамбля из 5000 таких частиц с различной пространственной ориентацией.

 

  1. Ferromagnetic Resonance and Antiresonance in Composite Medium with Flakes of Finemet-Like Alloy / D.V. Perov, A.B. Rinkevich // Nanomaterials.—2021.—V.11.—1748.
  2. Transmission, Reflection and Dissipation of Microwaves in Magnetic Composites with Nanocrystalline Finemet‐Type Flakes / A.B. Rinkevich, D.V. Perov, Yu.I. Ryabkov // Materials.—2021.—V.14.—3499.
  3. Microwave refraction coefficient of composite with flakes of Fe-Si -Nb-Cu-B alloy / A.B. Rinkevich, Yu.I. Ryabkov, D.V. Perov, O.V. Nemytova // JMMM.—2021.—V.529.—167901.
  4. Определение эффективной магнитной проницаемости нанокомпозитных сред / А.Б. Ринкевич, Д.В. Перов // Докл. Рос. акад. наук. Физ., техн. науки.— 2021.—Т.499.—С.22—24.
  5. Прохождение микроволн через композитный материал с частицами из сплава Fe–Si–Nb–Cu–B / А.Б. Ринкевич, Ю.И. Рябков, Д.В. Перов, Я.А. Пахомов, Е.А. Кузнецов // ФММ.—2021.—Т.122.—С.377—383.

 

1.3.2. Физика конденсированных сред и физическое материаловедение. Работа выполнена в рамках темы государственного задания ИФМ УрО РАН Рег.№АААА-А19-119012990095-0. Шифр «Функция».