КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-22-00261
НазваниеФизические явления в сложносоставных комбинированных поверхностях, состоящих из метаструктур и тонких пленок, при воздействии волн гигагерцового диапазона
Руководитель Мазинов Алим Сеит-Аметович, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" , Республика Крым
Конкурс №102 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-402 - Нелинейные колебания и волны
Ключевые слова Металлодиэлектрические структуры, диаграмма обратного рассеяния, диссипативная поверхность, планарная метаповерхность, деструктивная интерференция
Код ГРНТИ29.33.27
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Ожидаемые результаты
1. Проведение анализа (в том числе теоретического) различных топологий метаповерхностей, предложение наиболее широкополосных структур в СВЧ диапазоне и оптимизация их характеристик;
2. Проведение анализа и экспериментальных исследований свойств различных металлодиэлектрических поглощающих покрытий для дальнейшего составления комбинированной ослабляющей поверхности на их основе;
3. Экспериментальное изучение влияния топологии метаструктур на фазовые характеристики отраженной волны с использованием различных экспериментальных методов: волноводных измерений, измерений в открытом пространстве и измерения в безэховой камере.
4. Совершенствование компьютерной модели для анализа дифракционных эффектов и изучения фазовой картины электромагнитного поля на поверхности составной метаструктуры с применением тонкопленочных поглощающих структур:
а) Рассмотрение картины поля на поверхности выбранной метаструктуры при возбуждении единичного резонаторов одного вида, рассмотрение картины взаимного поля при наличие двух типов резонаторов одного вида;
б) Рассмотрение картины многокомпонентной метаповерхности при использовании: одного типа резонаторов;
в) Рассмотрения картины поля при использования одного типа резонаторов при добавлении поглощающего материала.
5. Создание теоретических основ для проектирования ослабляющих комбинированных поверхностей с использованием изотропных, анизотропных метаматериалов и тонкопленочных поглощающих структур;
6. Получение частотных характеристик элементов составной метаповерхности и построение диаграмм обратного рассеивания с использованием компьютерного моделирования
7. Проведение экспериментальной верификации полученных численных и модельных результатов.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Материалы, представляющие собой комбинацию из планарных метаструктур со сверхтонкими металлическими пленками, являются перспективными поглощающими и рассеивающими покрытиями с малой толщиной, и могут быть использованы в качестве защитных материалов для зданий и сооружений в целях снижения уровня прошедшего электромагнитного излучения, но при этом с малым коэффициентом отражения в K-диапазоне. Особенность работы заключается в демонстрации взаимного эффекта от комбинации двух физических принципов: пространственного перераспределения энергии с помощью метаповерхности и резистивного поглощения в тонких плёнках.
Металлические плёнки толщиной порядка 5 нм, напылённые на диэлектрики, имеют островковую микроструктуру, соответствующую механизму роста Фольмера-Вебера. и имеют высокий коэффициент поглощения в широком диапазоне частот. В качестве основной исследуемой метаструктуры использовались структуры в виде двух зеркально расположенных треугольных спиралей. Такая конфигурация обладает большим количеством различных емкостных и индуктивных связей, что позволяет увеличить как рассеивающие свойства составной метаповерхности, так и ширину ослабляемой полосы.
В результате проведенных исследований были изучены рассеивающие свойства комбинированных структур. Показано, что что данная конфигурация метаструктуры обладает ослабляющими свойствами при нормальном падении электромагнитных волн диапазоне от 18 до 26 ГГц. При добавлении сверхтонких металлических плёнок в качестве поглощающего слоя поверх метаструктуры было достигнуто дополнительное ослабление величины отраженной волны на 20 дБ во всем исследуемом частотном диапазоне. Был рассмотрен случай падения волны под углом к поверхности исследуемого образца, который продемонстрировал, что представленная метаповерхность обладает способностью к переотражению падающей волны под аномальными углами θ = ±23°, ±53° наблюдаемых на всем исследуемом частотном диапазоне.
Также было проведено моделирование этих структур в пакетах программ CST Studio и Ansys HFSS. Получено динамическое распределение поля на ячейке метаструктуры. Получены диаграммы рассеяния для различных частот и углов падения. Модельные и экспериментальные зависимости величины отраженной волны от частоты показали хорошую корреляцию.
Продемонстрирована эффективность предложенного гибридного подхода для создания широкополосных малоотражающих покрытий.
Мазинов А.С., Болдырев Н.А., Падалинский М.М., Фитаев И.Ш., Старосек А.В. Частотные зависимости и диаграммы рассеяния комбинированных металлодиэлектрических поверхностей в диапазоне 16–25 ГГц // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. — 2025. — Т. 25. — № 1. — С 12-23.
Мазинов А.С., Болдырев Н.А., Марендич А.А., Падалинский М.М., Старосек А.В. Пространственное перераспределение и поглощение энергии электромагнитной волны комбинированной структурой // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. — 2026. — Т. 29. — № 2.
Мазинов А.С., Болдырев Н.А., Марендич А.А., Старосек А.В. Аномальное угловое рассеяние электромагнитных волн метаповерхностью с треугольными спиралевидными резонаторами // Электромагнитные волны и электронные системы. — 2026.
Публикации
1.
Мазинов А.С., Болдырев Н.А., Падалинский М.М., Фитаев И.Ш., Старосек А.В.
Частотные зависимости и диаграммы рассеяния комбинированных металлодиэлектрических поверхностей в диапазоне 16–25 ГГц
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика, Т. 25, вып. 1. С. 12–23 (год публикации - 2025)
10.18500/1817-3020-2025-25-1-12-23
2. Мазинов А.С., Болдырев Н.А., Марендич А.А., Старосек А.В. Аномальное угловое рассеяние электромагнитных волн метаповерхностью с треугольными спиралевидными резонаторами Электромагнитные волны и электронные системы (год публикации - 2026)
3. Мазинов А.С., Болдырев Н.А., Марендич А.А., Падалинский М.М., Старосек А.В. Пространственное перераспределение и поглощение энергии электромагнитной волны комбинированной структурой Физика волновых процессов и радиотехнические системы, Т. 29, № 2 (год публикации - 2026)