Новости

1 июня, 2020 19:05

Ученые ЛЭТИ предложили уникальный способ обеспечения электромагнитной совместимости электронных устройств

Задача защиты электронных устройств от воздействия электромагнитных помех радиочастотного диапазона, то есть обеспечения их электромагнитной совместимости (ЭМС), возникла одновременно с появлением электроники. Сохраняя свою актуальность по причине постоянного развития электронных устройств в направлении снижения их массогабаритных показателей и повышения частот их работы, в последнее десятилетие проблема обеспечения ЭМС стала более острой. Резко увеличилось число бытовых и промышленных источников электромагнитных помех, включая сотовую связь нескольких одновременно действующих стандартов (1G, 2G, 3G, 4G, а теперь и 5G), беспроводных точек доступа в сеть «Интернет» (также различных частотных диапазонов – 2,4 ГГц, 5,0 ГГц и др.). Массовое использование различных электронных средств приводит к созданию непреднамеренных взаимных помех, которые затрудняют и нередко исключают возможность нормальной совместной работы.

Один из авторов работы Иван Хмельницкий. Источник: пресс-служба ЛЭТИ
Руководитель проекта по гранту РНФ Виктор Лучинин. Источник: пресс-служба ЛЭТИ
Источник: пресс-служба ЛЭТИ
3 / 4
Один из авторов работы Иван Хмельницкий. Источник: пресс-служба ЛЭТИ
Руководитель проекта по гранту РНФ Виктор Лучинин. Источник: пресс-служба ЛЭТИ
Источник: пресс-служба ЛЭТИ

Решением проблемы обеспечения электромагнитной совместимости электронных устройств занимаются ученые всего мира. Проблему они пытаются решить на уровне материаловедения (создание радиопоглощающих и экранирующих материалов), схемотехники (разработка помехоустойчивых электронных устройств) и программного обеспечения (применение программных средств повышения устойчивости к помехам). Все эти разработки связаны с применением новых, более сложных и дорогостоящих технологий.

Уникальный, надежный и доступный способ обеспечения электромагнитной совместимости электронных устройств разработали ученые Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ». Они предложили использовать известные радиопоглощающие наполнители в составе нового композита, полученного на основе проводящего полимера полианилина. Результаты исследования опубликованы в журнале Electronics.

Научными разработками занимаются сотрудники Инжинирингового центра микротехнологии и диагностики (ИЦ ЦМИД) и кафедры микро- и наноэлектроники (МНЭ) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» под руководством доктора технических наук, профессора Виктора Викторовича Лучинина.

«Исследования в области разработки новых материалов для обеспечения ЭМС, к которым относятся, в том числе, работы в ИЦ ЦМИД, связаны с применением новых, обычно более сложных и дорогостоящих технологий получения таких материалов. Данный подход позволяет в лабораторных условиях достичь очень высоких показателей эффективности экранирования и коэффициента поглощения электромагнитного излучения, но при попытке внедрения в промышленность такие новые технологии чаще всего оказываются либо слишком дорогостоящими, либо непригодными к масштабированию в условиях производства, либо вообще не воспроизводимыми в силу нехватки квалифицированных технологов и некоторых других причин», – рассказывает профессор Лучинин.

«Наша основная идея в ходе проведения работ заключалась в том, чтобы предложить доступный, надежный и в перспективе внедряемый в промышленное производство способ обеспечения ЭМС электронных устройств за счет применения известных радиопоглощающих наполнителей в составе нового композита», - говорит заведующий кафедрой МНЭ СПбГЭТУ «ЛЭТИ», профессор Виктор Викторович Лучинин

Идея петербургских ученых основана на применении диэлектрической полимерной матрицы из желатина, в которой распределены поглощающие электромагнитное излучение частицы проводящего полимера (полианилина).

Выбранный подход позволил достичь при малой толщине материала высокого коэффициента поглощения электромагнитного излучения в диапазоне частот работы бытовых источников электромагнитных помех. Вместе с тем, предложенный подход обеспечил возможность непосредственного нанесения материала на уже готовые электронные печатные платы, так как температура нанесения составляет 60°С, а сам материал не вызывает короткого замыкания между элементами на печатной плате, поскольку является диэлектриком.

«Благодаря простому низкотемпературному способу нанесения разработанных композитов, отсутствию сквозной электропроводности и низкой диэлектрической проницаемости они могут наноситься непосредственно на электронные печатные платы. Также они могут защищать размещенные на них компоненты от воздействия радиочастотных помех, создаваемых промышленными и бытовыми источниками, включая сигналы станций сотовой связи, цифрового телевидения, беспроводных точек доступа сети «Интернет», - говорит доцент кафедры МНЭ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Камиль Газинурович Гареев

Результаты проведенных исследований защищены патентом на изобретение РФ, представлены на всероссийских и международных конференциях в 2019 и 2020 годах, опубликованы в трудах конференций, индексируемых в базах данных Web of Science, Scopus и РИНЦ.

«Данные композиты на основе проводящих полимеров были первоначально разработаны и внедрены в качестве компонентов полимерных актюаторных систем в рамках исследований, выполняемых в ИЦ ЦМИД при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант по теме «Разработка, создание и исследование функциональных возможностей движителей на основе электроактивных полимерных композитных материалов для биомиметических микроробототехнических систем»), но также нашли свое в области электромагнитной совместимости электронных устройств», - говорит старший научный сотрудник ИЦ ЦМИД СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Иван Константинович Хмельницкий

Учеными запланировано проведение испытаний по нанесению слоев предлагаемого композита на электронные печатные платы и оценка их стойкости к воздействию электромагнитных помех различной частоты, а также к воздействию климатических факторов (повышенных влажности и температуры), вибрационных нагрузок и др. В дальнейших планах петербургских ученых – патентная защита отработанной технологии и поиск возможностей ее промышленного внедрения на предприятиях-партнерах СПбГЭТУ «ЛЭТИ».

Коллектив разработчиков в составе К.Г. Гареева, В.С. Багрец, В.А. Голубкова, М.Г. Иваницы, И.К. Хмельницкого, В.В. Лучинина, О.Н. Михайловой и Д.О. Тестова включает в себя трех магистрантов кафедры МНЭ, а также четырех сотрудников кафедры МНЭ и ИЦ ЦМИД в возрасте до 39 лет.

Разработка, выполненная учеными СПбГЭТУ «ЛЭТИ», логично вписывается в национальный проект «Наука» и направлена на реализацию задач в рамках приоритетного направления научно-технологического развития Российской Федерации «Переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, создание систем обработки больших объемов данных, машинного обучения и искусственного интеллекта».

27 марта, 2024
Ученые НГТУ НЭТИ преобразуют энергетический мусор в электроэнергию
В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ работают над альтернативным способом...
27 марта, 2024
«Узоры» на кристаллах сделали кремниевый фотодетектор в два раза чувствительнее к свету
Ученые описали этапы формирования объемного «рисунка» на поверхности кристаллического кремния под де...