Maistat M. Radio-absorbing composite ceramic materials based on silicon carbide

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0824U002576

Thesis Registration Form

0824U002576.pdf

Applicant for

Specialization

  • 161 - Хімічні технології та інженерія

04-09-2024

Specialized Academic Board

ДФ 64.050.150-6631

National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"

Essay

The dissertation work is aimed at developing scientific foundations and concepts for the production of radio-absorbing ceramic materials based on silicon carbide and studying their electrodynamic and operational properties. Object of Research – The process of forming radio-absorbing composite ceramic material based on silicon carbide. Subject of Research – Physico-chemical patterns of the influence of composition and structure on the radio-absorbing composite ceramic material based on silicon carbide. The dissertation is dedicated to solving the scientific and practical task of developing compositions and technological parameters for producing a radio-absorbing composite ceramic material based on silicon carbide with specified electrophysical characteristics and physico-mechanical properties. As a result of the dissertation work, the following scientific results were obtained: - theoretically substantiated and experimentally confirmed the possibility of creating composite two-layer ceramic radio-absorbing materials with specified electrodynamic and operational properties using silicon carbide as a conductive additive; - for the first time, the possibility of using the developed two-layer composite ceramic tile with a glaze coating and silicon carbide in the first layer as a basis for protecting radio electronics systems from electromagnetic radiation of various objects with stable indicators of real dielectric permittivity (7-9) and imaginary dielectric permittivity (0.5-2) in the frequency range of 10 GHz to 67 GHz was experimentally confirmed; - for the first time, based on the results of comprehensive theoretical and practical research, a technology for producing two-layer composite radio-absorbing ceramic tiles with a glaze coating and silicon carbide in the first layer as a basis for reducing the impact of electromagnetic radiation was developed using semi-dry pressing technology and single-stage firing. The practical significance of the obtained results lies in the creation of a two-layer radio-absorbing composite ceramic tile suitable for electromagnetic protection inside rooms subjected to radio wave exposure, as well as for ecological purposes to reduce the intensity of the electromagnetic field. The obtained two-layer radio-absorbing composite ceramic tile had the following characteristics: water absorption – 9.8%; apparent density – 1.9 g/cm³; flexural strength – 24.6 MPa; specific volume resistance – 4.30×10⁵ Ω·m; transmission coefficient – -10…-4 dB (at frequencies 10 GHz – 67 GHz); reflection coefficient – -10…-4 dB (at frequencies 10 GHz – 67 GHz); real dielectric permittivity – 7…9 (at frequencies 10 GHz – 67 GHz); imaginary dielectric permittivity 0.5…2 (at frequencies 10 GHz – 67 GHz), tangent of the dielectric loss angle – 0.185 …0.21 (at frequencies 10 GHz – 67 GHz). Theoretical and practical results obtained in the course of the research work were implemented in the educational process of the Department of Ceramics, Refractories, Glass, and Enamels at the National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute." Keywords: electromagnetic radiation, radio-absorbing ceramic materials, silicon carbide nanoparticles, silica, conductive composite tile, transmission and reflection coefficients, flexural strength, dielectric permittivity, crystalline phase, technological parameters, nanotechnology, physico-mechanical properties, synthesis, structure, electron microscopic study.

Read more

Research papers

1. Maistat M., Kryvobok A. Analysis of the structure of electrically conductive composite ceramics. Technology audit and production reserves. 2024. Vol. 1, No. 3(75). P. 6–8. (Б)

2. Майстат М. С., Кривобок А. В. Огляд наявних методів дослідження фізичних властивостей кераміки. Вісник Херсонського національного технічного університету. 2023. №. 4 (87). С. 91-99. (Б)

3. Пітак Я. М., Майстат М. С. Структура, властивості та використання sic в кераміці. Наукові вісті Далівського університету. 2023. №. 25. (Б)

4. Лісачук Г.В., Ведь М.В., Кривобок Р.В., Захаров А.В., Волощук В.В., Майстат М.С. Відпрацювання технології електропровідної кераміки. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Інноваційні дослідження у наукових роботах студентів. 2020. № 6 (1360). С. 12-16 (Б)

5. Лісачук Г.В., Пітак Я. М., Кривобок Р. В., Чефранов Є. В., Волощук В. В., Майстат М. С., Лимаренко Л. С. Технологія шлікерного лиття цельзіан-славсонітової кераміки. Наукові дослідження з вогнетривів та технічної кераміки. Збірник наукових праць. 2020. № 120. С. 151–159. (Б)

6. Лісачук Г, Кривобок Р, Захаров А, Волощук В, Майстат М, Сарай В. Технологія виготовлення радіопоглинаючої кераміки. Вісник Національного технічного університету "ХПІ". Сер.: Інноваційні дослідження у наукових роботах студентів. 2021. № 2. С. 9-12. (Б)

7. Лісачук, Г. В., Сахненко, М. Д., Пітак, Я. М., Кривобок, Р. В., Майстат, М. С., Захаров, А. В., Волощук, В. В., Сарай, В. В. Створення електропровідної композиційної кераміки на основі облицювальної плитки з додаванням SiC. Наукові дослідження з вогнетривів та технічної кераміки. Збірник наукових праць. 2021. № 121. С. 121-128. (Б)

8. Grygoruk VІ, Oliynyk VV, Zagorodnii VV, Lisachuk GV, Kryvobok RV, Zakharov AV, Voloshchuk VV, Maistat MS. Microwave Electrodynamic Characteristics of Ceramic Materials. Журнал нано- та електронної фізики. 2022. Vol. 14 No 1, 01016(4pp). (А)

9. Lisachuk, G., Kryvobok, R., Zakharov, A., Voloshchuk, V., Maistat, M., Hlinskyi, D., & Kolovorotnyi, B. Influence of the firing temperature on the dielectric properties of ceramics based on barium titanate. Technology Audit and Production Reserves. 2021. Vol 5. No 3(61) P. 10–13. (Б)

10. Hryhoruk VI, Oliynyk VV, Zagorodniy VV, Lisachuk GV, Kryvobok RV, Voloshchuk VV, Maystat MS, Lapuzina OM. Study of the electrodynamic properties of composite ceramics. Хімія, фізика та технологія поверхні. 2023. Т. 14. № 2. С. 249-254. (А)

11. Майстат М.С., Пітак Я.М., Лісачук Г.В., Кривобок Р.В., Волощук В.В., Сарай В.В., Гребенюк А.П., Кривобок А.В., Карпутін Б.А. Технологія отримання радіопоглинаючої кераміки на основі титанату барію. Теоретичні та практичні дослідження молодих науковців. Матеріали ХIV міжнародної науково-практичної конференції магістрантів та аспірантів (01 – 04 грудня 2020 року, Харків). Харків: НТУ «ХПІ». С. 364.

12. Г.В. Лісачук, Р.В. Кривобок, В.В. Волощук, В.І. Григорук, В.В. Олійник, В.Л. Лаунець, Є.В. Чефранов, М.С. Майстат. Електрофізичні характеристики кераміки на основі системи BaO – SrO – Al2O3 – SiO2 в мікрохвильовому діапазоні. Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я. Тези доповідей ХXІХ Міжнародної науково-практичної конференції MicroCAD-2021 (18-20 травня 2021, Харків). Харків: НТУ «ХПІ». С. 185.

13. Лісачук Г.В., Кривобок Р.В., Сахненко М.Д., Захаров А.В., Волощук В.В., Майстат М.С., Чиркіна М.А., Романова О.О. Вивчення впливу електропровідних добавок на властивості кераміки Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я. Тези доповідей ХXІХ міжнародної науково-практичної конференції MicroCAD-2021 (18-20 травня 2021, Харків). Харків: НТУ «ХПІ». С. 186.

14. Voloshchuk V.V., Lisachuk G.V., Kryvobok R.V., Sarai V.V., Grebeniuk A.P., Maistat M.S., Kryvobok A.V. Study of the influence of ferromagnetic additives on composite ceramics. Proceedings of Ukrainian Conference with International Participation «Chemistry, Physics and Technology of Surface. Devoted to the 35th anniversary of the Chuiko Institute of Surface Chemistry of NAS of Ukraine and Workshop «Nanostructures and Nanomaterials in Medicine: Challenges, Tasks and Perspectives». Kyiv, 2021. Р. 214.

15. Лісачук Г.В., Пітак Я.М., Сахненко М.Д., Кривобок Р.В., Захаров А.В., Волощук В.В., Майстат М.С., Сарай В.В., Гребенюк А.П., Кривобок А.В. Керамічні композиційні матеріали для захисту від електромагнітного випромінювання. Актуальні проблеми хімії, матеріалознавства та екології. Матеріали І Міжнародної наукової конференції (12-14 травня 2021 року, Луцьк). Луцьк: Волинський національний університет імені Лесі Українки, 2021. С. 157-158.

16. Лісачук Г.В., Пітак Я.М., Кривобок Р.В., Волощук В.В., Майстат М.С., Сарай В.В., Кривобок А.В., Гребенюк А.П. Композиційні керамічні матеріали з високою діелектричною проникністю. Технологія та застосування вогнетривів і технічної кераміки у промисловості. Тези доповідей Міжнародної науково-технічної конференції АТ «УКРНДІ ВОГНЕТРИВІВ ім. А.С. Бережного» (2021, Харків). Харків: ДІСА ПЛЮС. С. 26-28.

17. Рябініна А.С., Лісачук Г.В., Кривобок Р.В., Волощук В.В., Майстат М.С., Сарай В.В., Захаров А.В. Технологія виготовлення радіопоглинаючої кераміки. Теоретичні та практичні дослідження молодих вчених.: Матеріали ХV Міжнародної науково-практичної конференції магістрантів та аспірантів (01 – 03 грудня 2021, Харків). Харків: НТУ «ХПІ». С. 375.

18. Лісачук Г.В., Кривобок Р.В., Волощук В.В., Майстат М.С., Сарай В.В., Григорук В.І., Олійник В.В., Загородній В.В. Вивчення радіопоглинаючих властивостей композиційної кераміки. Створення та модернізація озброєння і військової техніки в сучасних умовах. Збірник XХІ науково-технічної конференції. (02-03 вересня 2021, Чернігів). Чернігів, 2021. С. 180.

19. Григорук В.І., Олійник В.В., Загородний В.В., Лісачук Г.В., Кривобок Р.В., Майстат М.С., Волощук В.В., Кривобок Н.А. Дослідження електрофізичних властивостей графітовмісної кераміки. Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я. Тези доповідей ХXХ Міжнародної науково-практичної конференції MicroCAD–2022, (19-21 жовтня 2022. Харків). Харків: НТУ «ХПІ». С. 413.

20. Лісачук Г.В., Пітак Я.М., Кривобок Р.В., Майстат М.С., Волощук В.В., Сарай В.В., Кривобок А.В., Гребенюк А.П. Технологія отримання електропровідної кераміки з додаванням графіту. Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я. Тези доповідей ХXХ Міжнародної науково-практичної конференції MicroCAD–2022, (19-21 жовтня 2022. Харків). Харків: НТУ «ХПІ». С. 413.

21. Рябініна А.С., Лісачук Г.В., Пітак Я.М., Кривобок Р.В., Майстат М.С., Волощук В.В., М’якенька Т.А., Ростовська А.В., Є.В. Бавика Композиційна кераміка з підвищеною діелектричною проникністю. Теоретичні та практичні дослідження молодих вчених. Матеріали XVІ Міжнародної науково-практичної конференції магістрантів та аспірантів (14-16 грудня 2022. Харків). Харків : НТУ «ХПІ». С. 309.

22. Лісачук Г.В., Кривобок Р.В., Федоренко О.Ю., Сахненко М.Д., Олійник В.В., Загородній В.В., Захаров А.В., Волощук В.В., Майстат М.С., Романова О.О. Пат. 150594 Україна. Спосіб виготовлення електропровідної композиційної кераміки. 2022.

23. Лісачук Г.В., Зінченко С.В., Пітак Я.М., Кривобок Р.В., Захаров А.В., Чефранов Є.В., Волощук В.В., Майстат М.С. До питання про створення радіопрозорих керамічних матеріалів на основі системи RO – Al2O3 – SiO2. Науково-технічні підходи до вирішення актуальних проблем розбудови сектору безпеки і оборони. Колективна монографія. Одеса: Видавничий дім «Гельветика». 2021. С. 95–128.

Read more

Files

restricted.docx

Similar theses

0824U002594

Serhii V. Prystynskyi

Technologies for the processing of multi-component waste of polymer composites by the injection molding

0824U002575

Karyna Bilohubkina

Ceramic materials for radio engineering purposes based on the ZnO – ВаO – Al2O3 – SiO2 system.

0824U002559

Valentyn Vytiahanets

Optimising the operating mode of a mine furnace for limestone production in the metallurgical industry

0824U002494

Sergii V. Kartyshev

Large-format porcelain stoneware slabs with increased strength

0824U002466

Ksenia Grynyshyn

Production of motor fuel components based on the products of thermoplastic waste processing