Идея ученых основана на применении диэлектрической полимерной связи из желатина.

Задача защиты электронных устройств от воздействия электромагнитных помех радиочастотного диапазона, то есть обеспечение их электромагнитной совместимости (ЭМС) возникла одновременно с появлением электроники. В последнее десятилетие проблема обеспечения ЭМС стала более острой — ее усугубило резкое увеличение числа бытовых и промышленных источников электромагнитных помех, включая сотовую связь одновременно действующих нескольких стандартов (1G, 2G, 3G, 4G, а теперь и 5G), а также беспроводных точек доступа в сеть Интернет, использующих различные частотные стандарты. Непреднамеренные взаимные помехи затрудняют и нередко исключают возможность нормальной совместной работы электронных устройств.

Решением проблемы обеспечения электромагнитной совместимости электронных устройств занимаются ученые всего мира. Разработки ведутся в области материаловедения (создание радиопоглощающих и экранирующих материалов), схемотехники (разработка помехоустойчивых электронных устройств) и программного обеспечения (применение программных средств повышения устойчивости к помехам). Как правило, новые технологии являются сложными и дорогостоящими.

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

«Новые материалы для обеспечения ЭМС, полученные в лабораторных условиях с применением новых сложных технологий, обладают очень высокими показателями эффективности экранирования и коэффициента поглощения электромагнитного излучения. Но при попытке внедрения в промышленность такие 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. — Поэтому 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».

Идея петербургских ученых основана на применении диэлектрической полимерной связи из желатина, в которой распределены поглощающие электромагнитное излучение частицы проводящего полимера (полианилина). Разработчиками были проведены испытания: нанесены слои предлагаемого композита на электронные печатные платы, осуществлена оценка их стойкости к воздействию электромагнитных помех различной частоты, а также к воздействию климатических факторов (повышенных влажности и температуры), вибрационных нагрузок и т.д.

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 градусов Цельсия, а сам материал не вызывает короткого замыкания между элементами на печатной плате, поскольку является диэлектриком.

Доцент кафедры МНЭ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Камиль Гареев

Доцент кафедры МНЭ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Камиль Гареев

«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», — рассказал один из разработчиков, доцент кафедры микро- и наноэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Камиль Гареев.

Изображение пленки полианилина на подложке из п...

Изображение пленки полианилина на подложке из полиэтилена, полученное методом сканирующей электронной микроскопии

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».

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».