MATHEMATICAL MODELING OF THE PROCESS OF MICROWAVE ENERGY DISSIPATION DURING HEAT TREATMENT OF HIGH-ENERGY RADIO-ABSORBING COMPOSITES
IFFBWZ
DOI:
https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2025.01.026Keywords:
high-energy radio-absorbing composite, energy dissipation, microwave radiation, epoxy resin, fluoroplastic, absorbing filler, numerical modeling.Abstract
Currently, it is relevant to develop high-energy radio-absorbing materials that have the properties of both radio-absorbing and high-energy materials and are characterized by a high intensity of microwave energy dissipation, which provides such composites with specific areas of application for the tasks of the military-industrial complex and civil industry.
One of the main tasks in the work is to study the process of energy dissipation when exposed to microwave radiation on a high-energy radio-absorbing material. To solve the problem, numerical modeling was carried out in the COMSOL Multiphysics® software environment of the heating process of dielectrics in a microwave electromagnetic field in order to select the optimal design of the VRK, providing the specified functional properties of the composites
Epoxy resin ED-20 and fluoroplastic F-4 were used as matrix materials, and SiC was used as an absorbent filler, which can withstand high heating temperatures without chemical decomposition. The work carried out mathematical modeling of the temperature field distribution in a high-energy radio-absorbing composite with an absorbing filler in the form of a flat layer (filler layer) under various conditions of external exposure to a microwave electromagnetic field. It has been established that high rates of microwave energy dissipation are achieved when the filler layer is heated above 600 0C and at a high heating rate of 9.7 - 17.2 0C/s when the filler layer 1-4 mm thick is located perpendicular to the Poynting vector S and parallel to the tension vector E.
References
Синтез высокоэнергетических материалов, модифицированных наноразмерным углеродом, и исследование их чувствительности к лазерному излучению / Ведерников Ю.Н. [и др.] // Российский химический журнал. 2021. Т. 65. № 3. С. 25-32. doi: 10.6060/rcj.2021653.3
Никитин, С. А. Высокоэнергетические материалы в технике и народном хозяйстве // Научному прогрессу – творчество молодых. 2018. № 1. С. 160-163.
Gundawar, M. K. High-energy materials ap-plication. // Laser-Induced Breakdown Spectroscopy. 2020. С. 401–419. - doi:10.1016/b978-0-12-818829-3.00018-6.
Czajka, B., Sałaciński, T., Wachowski, L. & A.Maranda (2020) High energy materials (HEMs) – innovations with regard to the environment Materiały Wysokoenergetyczne. High Energy Materials. 75-89. –doi:10.22211/matwys/0145E.
.Ma, Y, Wang, Q., Schweidler, S., Botros, M., Fu, T., Breitung, B. & Horst H., (2021) High-entropy energy materials: challenges and new opportunities. Energy & Environmental Science, 14(5), 2883–2905. doi:10.1039/d1ee00505g.
Комарова, М. В. Исследование свойств высокоэнергетических материалов с оксалатом и формиатом железа // Ползуновский вестник. 2016. № 4-1.С. 17-21.
Передерин, Ю.В. Прогнозирование свойств высокоэнергетических композитов с использованием информационных технологий: дис. …к-та техн. наук. Бийск, 2013. 178 с.
Калганова, С.Г. Электротехнология нетепловой модификации полимерных материалов в СВЧ электромагнитном поле: дис. …д-ра техн. наук. Саратов, 2009. 356 с.
Риттер, Д. В. СВЧ нагрев протяженных диэлектрических объектов полем поверхностного волновода: дис. … к-та техн. наук. Омск, 2010. 112 с.
Тригорлый, С. В. Численное моделирование и оптимизация процессов сверхвысокочастотной термообработки диэлектриков / С. В. Тригорлый // Прикладная механика и техническая физика. 2000. Т. 41, № 1(239). С. 112-119.
Рыбков, В. С. Повышение равномерности нагрева диэлектриков в СВЧ - установках резонаторного типа с распределенными системами возбуждения: специальность 05.09.10 "Электротехнология": автореф. дис. … канд. техн. наук Саратов, 2008. 18 с.
Исследование теплофизических, реологических и физикомеханических свойств эпоксидного связующего, модифицированного поликарбонатом / А.Н. Бардин [и др.]. // Успехи в химии и химической технологии. 2021. № 7. С. 7-9.
Иржак В.И. Эпоксидные полимеры и нанокомпозиты: монография Черноголовка: «Редакционно-издательский отдел ИПХФ РАН», 2021. 319 с.
Эпоксидные композиции "холодного" ангидридного отверждения на основе ЭД-20 / Е. Н. Швед, [и др.] // Пластические массы. 2011. № 10. С. 8-10.
Ассортимент, свойства и применение фторполимеров Кирово-Чепецкого химического комбината / З.Л. Баскин [и др.] // Российский химимический журнал. 2008, т. LII, № 3. С.13-23.
Свойства и применение радиационно-модифицированного фторопласта Ф-4РМ / Ю.В. Сытый [и др.] // Авиационные материалы и технологии. 2012. №4 (25). С.48-55.
Влияние ультрадисперсного карбида кремния на структуру и свойства фторопластовых композитов / В.А. Шелестова [и др.] // Полимерные материалы и технологии. 2021. №2. С.80-88. DOI: 10.32864/polymmattech-2021-7-2-80-88.
Старокадомский Д.Л. Возможности создания огнехимстойких, термоупрочняемых и термопластифицируемых при 250°С эпокси-композитных пластмасс с микродисперсиями SiC, TiN и цемента // Пластические массы. 2019. (5-6). С.40-43.
Bekeshev, A., Vasinkina, E., Kalganova, S., Trigorly, S., Kadykova, Y., Mostovoy, A., Shcherbakov, A., Zhanturina, N. & Lopukhova, M. (2023). Modeling of the Modification Process of an Epoxy Basalt-Filled Oligomer in Traveling Wave Microwave Chambers. Journal of Composites Science, 7(9), 392. DOI: 10.3390/jcs7090392.
Trigorly, S., Yakovlev, A., Kalganova, S., Sivak, A., & Kadykova, Y. (2022). Mathematical Simulation of Electrodynamic and Thermal Processes in Electrical Process Plants. Lecture Notes in Mechanical Engineeringthis, 131–141. DOI:10.1007/978-981-16-9376-2_13.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 Anton S. Sivak, Svetlana G. Kalganova, Yulia A. Kadykova, Sergey V. Trigorly, Tatyana P. Sivak, Ekaterina Yu. Vasinkina
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
.
This work is licensed under a 
