Έργο ΠΕΝΕΔ-2003

Στόχος Ερευνητικού Έργου

Η ραγδαία εξάπλωση των μικροκυματικών εφαρμογών και η επακόλουθη αύξηση της ηλεκτρομαγνητικής (ΗΜ) ρύπανσης στο σύγχρονο περιβάλλον έχουν αναδείξει τη μείωση της ανακλώμενης ΗΜ ακτινοβολίας σε μείζονα επιδίωξη της σχεδίασης τηλεπικοινωνιακών και ηλεκτρονικών διατάξεων. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται επικαλύψεις των ανακλαστικών επιφανειών από υλικά απορρόφησης των ΗΜ κυμάτων σε ένα μεγάλο εύρος εμπορικών εφαρμογών. Χαρακτηριστικά αναφέρεται η εξάλειψη των ανεπιθύμητων ανακλάσεων (ανηχοϊκοί θάλαμοι, κεραίες), η μείωση του ΗΜ θορύβου και των παρεμβολών μεταξύ τηλεπικοινωνιακών συστημάτων (ΗΜ συμβατότητα), η προστασία ηλεκτρονικών κυκλωμάτων από στάσιμα κύματα, η προστασία του ανθρώπου από ανεξέλεγκτες ΗΜ εκπομπές, η βελτίωση της απόδοσης των συστημάτων RFID και η απόκρυψη στρατιωτικών στόχων.

Σημαντικό μερίδιο της έρευνας, ανάπτυξης και αγοράς των υλικών απορρόφησης αφορά σε υλικά με υψηλές μαγνητικές απώλειες. Ειδικότερα, η ιδιαίτερη κρυσταλλική και μαγνητική δομή των «μαλακών» εξαγωνικών φεριτών επιτρέπει την εμφάνιση μαγνητικών απωλειών, κυρίως εξαιτίας του φερομαγνητικού συντονισμού, στην περιοχή των μικροκυματικών συχνοτήτων. Με βάση αυτά τα στοιχεία, εγκρίθηκε και πραγματοποιήθηκε το έργο:
 
«Απορρόφηση ΗΜ ακτινοβολίας σε μικροκυματικές συχνότητες: προσομοίωση, σχεδίαση, σύνθεση και χαρακτηρισμός υλικών»

με στόχο τη μελέτη νέων φεριμαγνητικών υλικών απορρόφησης των ΗΜ κυμάτων, καθώς και τη συμμετοχή τους στη ρεαλιστική σχεδίαση επίπεδων διατάξεων μείωσης της ανακλαστικότητας. Οι επιμέρους επιδιώξεις περιλαμβάνουν την παρασκευή και το χαρακτηρισμό νέων υλικών, με ένωση αναφοράς τον εξαφερίτη SrCo2−W, τον έλεγχο της αποτελεσματικότητάς τους στη μείωση της ανακλαστικότητας και τη βελτιστοποίηση της σχεδίασης διατάξεων απορρόφησης.

Υλοποίηση Έργου

Το έργο, με κωδικό: 03ΕΔ742, υλοποιήθηκε στο πλαίσιο του Μέτρου 8.3 του Ε.Π. Ανταγωνιστικότητα Γ΄ Κοινοτικό Πλαίσιο Στήριξης (ΠΕΝΕΔ 2003) και συγχρηματοδοτήθηκε κατά:
- 75% της Δημόσιας Δαπάνης από την Ευρωπαϊκή ΄Ενωση – Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο
- 25% της Δημόσιας Δαπάνης από το Ελληνικό Δημόσιο – Υπουργείο Ανάπτυξης – Γενική Γραμματεία Έρευνας και Τεχνολογίας
Η Δημόσια Δαπάνη αποτέλεσε το 90% του συνολικού προϋπολογισμού του έργου, ενώ το υπόλοιπο 10% καλύφθηκε από την εταιρεία Valpak A.E.Σε αυτό απασχολήθηκε ως Νέος Ερευνητής ο Χαράλαμπος Στεργίου, υπ. διδάκτορας του Τ.Η.Μ.Μ.Υ του Α.Π.Θ με Επιστημονικό Υπεύθυνο τον Αν. Καθηγητή Γιώργο Λιτσαρδάκη.

Αποτελέσματα Έργου

Η θεωρητική διερεύνηση του ζητήματος της απορρόφησης της ΗΜ ακτινοβολίας από τους φερίτες αποσαφηνίζει τις αρχές που οφείλουν να διέπουν τις σχετικές σχεδιάσεις και για πρώτη φορά εγείρει το ενδιαφέρον για την περιοχή των χημικών συστάσεων όπου παρατηρείται η μετάβαση από επίπεδη σε αξονική μαγνητοκρυσταλλική ανισοτροπία. Τα συμπεράσματα αυτά υποστηρίζονται από τα πειραματικά αποτελέσματα του χαρακτηρισμού των υλικών που μελετήθηκαν.
Συγκεκριμένα, παρασκευάστηκαν οι νέοι εξαγωνικοί φερίτες SrCo2-W με υποκατάσταση του Sr από La και του Co από Ni και βρέθηκε ότι ενδείκνυνται για εφαρμογές απορρόφησης των μικροκυμάτων (5.5 – 18 GHz) σε μονοστρωματική ή πολυστρωματική διαμόρφωση. Επιπλέον, η μελέτη των ενώσεων αυτών επέτρεψε τη διατύπωση των επιδιωκόμενων ιδιοτήτων όσον αφορά τη χημεία, τη δομή και το ΗΜ φάσμα, που μπορούν να κατευθύνουν την αναζήτηση νέων υλικών απορρόφησης.
Η δε διερεύνηση της ανακλαστικότητας των πολυστρωματικών διατάξεων κατέδειξε την αδυναμία των εμπειρικών αρχών και την ανάγκη χρήσης υπολογιστικής μεθόδου για τη σχεδίαση. Ταυτόχρονα, προτείνονται συναρτήσεις κόστους και μεθοδολογίες βελτιστοποίησης με τη χρήση Γενετικού Αλγορίθμου, που προσφέρουν ευέλικτη και ρεαλιστική προσέγγιση στη σχεδίαση, καθώς συνυπολογίζουν τους κατασκευαστικούς περιορισμούς αυτών των διατάξεων.