Моделирование электрофизических свойств отражающего экрана на основе нанокомпозитов фрактальной структуры для арктических мобильных комплексов

В работе проведено моделирование электрофизических свойств отражающего экрана, элементы решетки которого имеют слоистую, иерархически построенную структуру на основе нанокомпозита, аналогичную фрактальным образованиям. Исследование направлено на решение проблемы создания эффективных, легких и устойчивых к экстремальным условиям отражающих структур для арктических мобильных комплексов, где традиционные экраны сталкиваются с ограничениями из-за большой массы, высокого аэродинамического сопротивления и ухудшения характеристик при обледенении. С использованием разработанного специализированного программного комплекса исследовано влияние уровня фрактальности элементов решетки на коэффициент отражения в широком частотном диапазоне в условиях низких температур и сложной радиоволновой среды Арктики. Установлено, что увеличение уровня фрактальности позволяет существенно расширить рабочий частотный диапазон по сравнению с традиционными периодическими структурами и повысить энергетическую эффективность. Мультирезонансная природа фрактальной геометрии обеспечивает гибкость в управлении спектральными характеристиками. Полученные результаты могут быть использованы при разработке систем широкополосной радиолокации, средств дистанционного мониторинга мобильных объектов, включая суда и наземный транспорт в Арктике, а также для создания защищенных каналов связи и интеллектуальных систем обеспечения информационной безопасности в условиях полярной ночи и ионосферных возмущений.

1. Леухин С.А., Казаков И.В., Гольтяев И.В. Исследование поглощающих свойств пирамидальных поглотителей с применением временной селекции. Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2021;1:582–585.

2. Филонович А.В., Ворначева И.В., Степанова В.В., Артюхова В.И. Адаптивная обработка стохастических сигналов различной структуры в базово-корреляционных системах пассивной радиолокации. Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023;(7):531–537.

3. He Q.-M., Tao J.-R., Yang Y., et al. Electric-Magnetic-Dielectric Synergism and Salisbury Screen Effect in Laminated Polymer Composites with Multiwall Carbon Nanotube, Nickel, and Antimony Trioxide for Enhancing Electromagnetic Interference Shielding. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2022;156. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2022.106901

4. Lupone F., Padovano E., Casamento F., Badini C. Process Phenomena and Material Properties in Selective Laser Sintering of Polymers: A Review. Materials. 2022;15(1). https://doi.org/10.3390/ma15010183

5. Арумов Г.П., Бухарин А.В., Макаров В.С. Трёхмерные отражающие объекты в задаче моделирования лидарного сигнала от рассеивающего слоя. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022;19(4):328–334. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2022-19-4-328-334

6. Golovastov S., Mikushkin A., Mikushkina A., Zhilin Yu. Interaction of Weak Shock Waves with Perforated Metal Plates. Experiments in Fluids. 2022;63(6). https://doi.org/10.1007/s00348-022-03451-4

7. Tang H., Wen T., Zhou Y., You J., Ma D. Study on the Wrinkling Behavior of Perforated Metallic Plates Using Uniaxial Tensile Tests. Thin-Walled Structures. 2021;167. https://doi.org/10.1016/j.tws.2021.108132

8. Корчагин С.А. Математическое моделирование электропроводности нанокомпозита на основе углеродных нанотрубок с учетом эффекта волнистости и индекса дисперсии. Инженерный вестник Дона. 2024;(3). URL: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2024/9073

9. Khoda B., Ahsan A.M.M.N., Shovon A.N., Alam A.I. 3D Metal Lattice Structure Manufacturing with Continuous Rods. Scientific Reports. 2021;11(1). https://doi.org/10.1038/s41598-020-79826-6

10. Behrle R., Murphey C.G.E., Cahoon J.F., et al. Understanding the Electronic Transport of Al–Si and Al–Ge Nanojunctions by Exploiting Temperature-Dependent Bias Spectroscopy. ACS Applied Materials & Interfaces. 2024;16(15):19350–19358. https://doi.org/10.1021/acsami.3c18674

11. Jiménez A.M.B., Sichevych O., Spanos I., Altendorf S.G., Ormeci A., Antonyshyn I. Al–Pt Compounds Catalyzing the Oxygen Evolution Reaction. Dalton Transactions. 2023;52(5):1433–1440.

12. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. Москва: Наука; 1973. 720 с.