ПЛЕНОЧНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ ПЬЕЗОМАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЗВУКОПРОЗРАЧНЫХ КОНФОРМНЫХ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ АНТЕНН

DOI: 10.24937/2542-2324-2021-2-S-I-17-26 УДК: 681.883.67

Д.А. Михеев1, Е.А. Данилов1, О.А. Савицкий2, Н.Д. Парамонова1, М.И. Головченко1, В.М. Самойлов1, А.Р. Гареев1

1 АО «НИИграфит», Москва, Россия

2 АО «Акустический институт им. академика Н.Н. Андреева», Москва, Россия

ПЛЕНОЧНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ ПЬЕЗОМАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЗВУКОПРОЗРАЧНЫХ КОНФОРМНЫХ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ АНТЕНН

В работе описана технология получения и основные диэлектрические и электрофизические свойства нового полимерного композиционного пьезоматериала; показаны его преимущества по сравнению с традиционными пьезокерамическими материалами; разработана технология изготовления активных элементов протяженной конформной приемной и излучающей антенн. Полимерный композиционный пьезоматериал получен на основе поливинилиденфторида (ПВДФ) и пьезокерамики системы цирконата-титаната свинца (ЦТС). Для материала определены частотные зависимости диэлектрических (тангенс угла диэлектрических потерь, относительная диэлектрическая проницаемость, добротность) и электромеханических (пьезомо-дуль при растяжении, акустический импеданс) свойств. Для активного элемента построены диаграммы направленности при различных частотах, определены эффективный пьезомодуль и частотная зависимость пьезочувствительности. Показано: разработанный композиционный материал обладает аналогичными традиционно используемым пленкам ПВДФ диэлектрическими свойствами и податливостью при повышенных электромеханических характеристиках. Разработанные конструкции пьезопреобразователей обладают равномерной частотной характеристикой чувствительности на излучение и прием в исследованном интервале частот, устойчивы при воздействии шумов обтекания. Благодаря применению новых для гидроакустики композитных конструкционных материалов разработанные конструкции элементов приемных антенн нечувствительны к паразитным вибрациям корпусных конструкций носителя. Показаны преимущества разработанного композиционного пленочного пьезоматериала по сравнению с традиционными пьезокерамическими при работе в составе гидроакустических устройств. Использование пленочных, в т.ч. композиционных материалов, обеспечивает пьезочувствительность на уровне керамических элементов при значительном повышении удельной площади приема и повышении массогабаритных показателей. Перспективным представляется дальнейшее повышение пьезомодулей используемых пленочных материалов при сохранении низкого акустического импеданса, что позволит достигнуть более высоких показателей эффективности работы приемных гидроакустических антенн. Ключевые слова: пьезокомпозит, поливинилиденфторид, цирконат-титанат свинца, гидроакустика, конформные гидроакустические антенны, звукопрозрачные устройства. Авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов.

DOI: 10.24937/2542-2324-2021-2-S-I-17-26 UDC: 681.883.67

D. Mikheev1, Ye. Danilov1, O. Savitsky2, N. Paramonova1, M. Golovchenko1, V. Samoilov1, A. Gareev1

1 JSC Niigrafit, Moscow, Russia

2 JSC Andreyev Acoustics Institute, Moscow, Russia

POLYMERIC-COMPOSITE PIEZOFILMS

FOR ACTIVE ELEMENTS OF SOUND-TRANSPARENT

CONFORMAL SONAR ARRAYS

Для цитирования: Михеев Д.А., Данилов Е.А., Савицкий О.А., Парамонова Н.Д., Головченко М.И., Самойлов В.М., Гареев А.Р. Пленочные полимерные композиционные пьезоматериалы для изготовления активных элементов звукопро-зрачных конформных гидроакустических антенн. Труды Крыловского государственного научного центра. 2021; Специальный выпуск 2: 17-26.

For citations: Mikheev D., Danilov Ye., Savitsky O., Paramonova N., Golovchenko M., Samoilov V., Gareev A. Polymeric-composite piezofilms for active elements of sound-transparent conformal sonar arrays. Transactions of Krylov State Research Centre. 2021; Special Issue 2: 17-26 (in Russian).

This paper describes manufacturing technology and main dielectric and electrophysical properties of a new polymeric composite piezomaterial, highlighting its advantages over conventional piezoceramics. The study also suggests a manufacturing technology for active elements of a long conformal emitter/receiver array.

Polymeric composite piezomaterial discussed in this paper was based on polyvinyldenfluoride (PVDF) and piezoceramics of lead zirconate-titanate system (CTS). Its main properties given in this study are: frequency curves for dielectric (tangent of dielectric loss angle, relative dielectric constant, quality factor) ane electromechanic (tension piezomodulus, acoustic impedance) properties. Performance parameters of the active element given in this paper are: directional patterns at different frequencies, effective piezomodulus and frequency-piezosensitivity curve.

The paper shows that this composite material is equal to conventional PVDF films in terms of its dielectric properties and compliance but offers better electromechanical parameters. Piezoconverter designs suggested in this study feature uniform frequency-sensitivity diagram for both transmission and reception over the whole frequency band under investigation, as well as insensitivity to flow noise. New composite materials newly introduced to hydroacoustics also make these designs of receiving array elements insensitive to parasytic vibration of hull structures.

The paper shows the advantages of the developed composite piezofilm as compared to conventional hydroacoustic piezoceramics. Pie-zofilms, including composite ones, are as sensitive as ceramics but more compact, less heavy and feature much greater specific area of reception. A promising approach would be to further increase piezomoduli of film-based materials keeping their acoustic impedance low, which would result in greater operational efficiency of receiving sonar arrays.

Keywords: piezocomposite, polyvinyldenfluoride, zirconate-titanate system, hydroacoustics, conformal sonar arrays, sound-transparent equipment.

Authors declare lack of the possible conflicts of interests.

Введение

Introduction

Активные элементы на основе различных типов пьезокерамических материалов используются при конструировании электроакустических преобразователей (ЭАП) с середины XX века и широко распространены по настоящее время, что связано

L

Лл

1 V

V

Звон

Рис. 1. Осцилляция после импульса

с высокими значениями пьезоэлектрических характеристик и показателей чувствительности. Вместе с тем современные тенденции развития гидроакустической аппаратуры требуют улучшения характеристик ЭАП антенн за счет увеличения рабочей поверхности, снижения массогаба-ритных характеристик, уменьшения влияния на акустическую заметность носителя, а также существенного снижения влияния помех при работе гидроакустического комплекса при сохранении высокой чувствительности.

Использование традиционных керамических материалов приводит к тому, что устройства на их основе имеют значительную массу и габариты, а аппараты - заметность за счет высокого акустического сопротивления керамик на границе с водой и, как следствие - высокого коэффициента отражения от пьезокерамических элементов антенн.

Также поиск альтернативных пьезокерамикам материалов связан со слабой стойкостью к ударным нагрузкам, хрупкостью и жесткостью, высокой механической и электрической добротностью, относительной диэлектрической проницаемостью до нескольких тысяч [1]. Высокая электрическая добротность приводит к возникновению осцилля-ций при подаче единичного импульса - этот эффект называется «звоном» (рис. 1) [2], что может приводить к потерям сигнала и возникновению помех. Гашение «звона» наиболее эффективно происходит при использовании материалов с высокой механической податливостью и низкой добротностью.

В связи с вышеизложенным перспективным представляется конструирование ЭАП с использованием полимерных материалов, среди которых поли-винилиденфторид (ПВДФ) и его сополимеры обладают наилучшими электроактивными свойствами, лучшим согласованием с водной средой, меньшими массогабаритными характеристиками [3]. Антенны из ПВДФ обладают высокой помехоустойчивостью благодаря большой рабочей поверхности и возможности сплошного заполнения их площади активным материалом.

Снижение помех и шумов потока достигается приемниками, которые по размерам превышают длину волн потока, путем усреднения по площади. Любая волна, вызванная изменением гидростатического давления, распространяющаяся параллельно активному элементу приемо-передающего устройства, приводит к возникновению смежных областей сжатия и разрежения, электрические отклики которых уменьшают сигнал на выходе устройства. Благодаря усреднению этих откликов по площади происходит подавление компонентов шума и помех потока с длинами волн меньше, чем размер приемопередающего устройства.

Основными принципами работы гидроакустических приемных устройств являются излучение ультразвуковых импульсов и прием от окружающей среды эхо-сигналов. Разрешающая способность таких преобразователей зависит от длительности излучаемых импульсов: чем короче импульс, тем выше разрешение [4]. Выполнение этой задачи накладывает определенные требования на характеристики материалов активных элементов: широкий диапазон рабочих частот и малая величина механической добротности <2т. Этим требованиям удовлетворяет электроактивный ПВДФ. Однако одновременно с преимуществами сегнетоэлектрические полимерные материалы имеют ряд существенных недостатков: невысокие значения пьезоэлектрических коэффициентов, низкая чувствительность, малая электрическая емкость. Основные технические характеристики ПВДФ представлены в работах [5, 6].

Указанные недостатки полимерных и керамических материалов не позволяют использовать их в качестве активных элементов ЭАП. Вследствие этого в последнее время ведутся активные исследования в области разработки композиционных пье-зоматериалов, сочетающих в себе преимущества традиционно используемых керамик и пьезоэлектрических полимеров. Использование ПВДФ в качестве сегнетоэлектрической матрицы придает

композиту обратимую гибкость, прочность, технологичность (возможно получать элементы с большой активной площадью), податливость, а также уменьшает значения механической и электрической добротности. Применение дискретных частиц пьезокерамик, например наиболее изученной системы цирконата-титаната свинца (ЦТС), в качестве наполнителя повышает значения компонентов тензоров пьезоэлектрических модулей, диэлектрической проницаемости и пьезочувствительности. На фоне этого представляется актуальным и целесообразным конструирование ЭАП гидроакустических антенн на основе полимерных композиционных материалов.

Объектом исследования является технология изготовления композиционного полимерного се-гнетоэлектрического гибкого материала на основе систем ЦТС-ПВДФ, перспективного для использования в качестве активного элемента звукопрозрач-ных конформных приемных гидроакустических антенн. Целью настоящей работы является разработка технологии изготовления активных элементов звукопрозрачных конформных приемных гидроакустических антенн.

Материалы и методы исследований

Materials and methods

Исходным материалом для изготовления полимерной матрицы служил модифицированный фторо-пласт-2М (Ф-2М) в виде гранул (ОАО «Пластполи-мер», Россия). В качестве наполнителя использовались дискретные частицы пьезокерамики системы

Таблица 1. Характеристики Ф-2М Table 1. Parameters of F-2M

Показатель текучести расплава при 220 °C и нагрузке 10 кг Потеря массы, %, не более Прочность при разрыве, МПа, не менее Относительное удлинение при разрыве, %, не менее Удельное объемное электрическое сопротивление, Омм, не менее Плотность, г/см3

3,0-7,0 0,3 49,0 350 5  1010 1,80±0,05

Таблица 2. Электрофизические параметры ПКП-13 Table 2. Electrophysical parameters of PKP-13

Относительная диэлектрическая проницаемость s' tgS, не более Механическая добротность, Qm Пьезомодуль d31, пКл/Н Температура Кюри Тк, °С Электрический коэффициент по напряжению g33-10-6 В  м/Н

11001300 0,025 50100 150200 290 282-306

ЦТС марки ПКП-13 (НКТБ «Пьезоприбор», РФ), измельченные на шаровой вибромельнице и просеянные через сито 20 мкм. Основные характеристики использованных материалов приведены в табл. 1 и 2.

Из исходных компонентов была подготовлена суспензия с массовым содержанием керамики 25 %. Смешение компонентов осуществлялось в химическом реакторе при температуре 50 °С в течение 3 ч. в растворе диметилформа-мида (ДМФА, х.ч., АО «Экос-1», Россия). Суспензия дегазировалась, далее осуществлялось нанесение заданного количества смеси на полированное стекло методом центробежного литья. Полученная смесь помещалась в сушильный

шкаф на 3 ч. при 135 °С. В результате были получены композиционные пьезопленки со средней толщиной 210-225 мкм.

Дискретная контактная термополяризация осуществлялась при температуре 90 °С и напряжении 18 кВ при помощи высоковольтного источника питания (БЮ105, ООО «НАУЭЛ», Россия).

Металлизация серебром (толщина проводящего слоя 500 нм) проводилась методом катодного распыления мишени в плазме магнетронного разряда на установке магнетронного распыления Б8Т-3 с предварительной обработкой подложки воздушной плазмой.

Диэлектрическая проницаемость (е1), тангенс угла диэлектрических потерь 0^5) и электрическая добротность Qm определялись при помощи анализатора импеданса Keysight Е4990А (США) в соответствии с ГОСТ 22372-77 (метод с охранным кольцом).

Динамический пьезомодуль dз\ определялся методом пьезоэлектрического трансформатора.

Динамический пьезомодуль всестороннего сжатия gh определялся с помощью метода всестороннего звукового давления. Образец помещается в акустическую малую камеру, где создается однородное звуковое поле. Чувствительность определялась в свободном акустическом поле по измерениям в области дальнего поля излучателя.

Скорость распространения продольной звуковой волны измерялась на ультразвуковом приборе ГСП ОКО-1 УК 10ПМС.

Внешний вид образцов многослойных приемных и излучающих электроакустических преобразователей приведен на рис. 2.

Рис. 2. Внешний вид элементов бортовой приемной гидроакустической антенны (а) и конструкции многослойного излучающего пьезопреобразователя (б) на основе разработанного пленочного композиционного пьезоматериала

Fig. 2. General view of side-scanning sonar's receiving array (a) and layered emitting piezoconverter design (b) based on the suggested composite piezofilm

Образцы пьезопреобразователей проводили с использованием следующей последовательности технологических приемов:

размерная обработка;

обезжиривание;

сушка;

подключение контактов к электродам;

склейка конструкции;

герметизация.

Размерная обработка осуществлялась стандартной гильотиной для резки листовых полимерных материалов и картона. После размерной обработки выполнялась проверка электросопротивления между электродами ПКСМ с целью определения возможного их «закорачивания» при обрезке. Такой нежелательный эффект наблюдается при обрезке пьезополимерных материалов листового типа при толщинах менее 100 мкм. Он обычно проявляется при «холодном» напылении электродов на адгезионный подслой, наносящийся на свободные поверхности пьезополимера или пьезоко-мпозита. В данной работе электроды на поверхность пьезокомпозита наносились непосредственно методом магнетронного напыления без использования подслоев. При таком способе нанесения электродов эффект «закорачивания» отсутствовал.

Обезжиривание образцов осуществлялось промывкой в этиловом спирте. Сушка проводилась при температуре 40-60 °С.

Обеспечение электрического контакта для пьезокерамических преобразователей обычно обеспечивается непосредственной припайкой контактных проводов к электродам легкоплавкими серебряно-оловянными припоями с предварительным подогревом пьезоматериала для исключения теплового удара. В случае термопластичных пьезополимерных материалов такой способ неприемлем даже при использовании легкоплавких припоев - происходит отслаивание электродов и термическая деформация композита. Это связано с существенными различиями модулей упругости коэффициентов термического расширения припоя и материала, а также со слабой адгезионной прочностью контакта электрод - пьезокомпо-зит или электрод - пьезополимер.

При выполнении работ по сборке пьезопреоб-разователей на основе разработанного пьезоком-позита подключение контактных пластинок к электродам осуществлялось одновременно со

склейкой конструкции эпоксидной диановой композицией ЭД-20. При этом контакт достигался локальной добавкой порошкового мелкодисперсного серебра в месте организации электрического контакта.

Склейка материала со сплавом АМГ-6, конструкционными сталями, углепластиком и стеклопластиком с использованием клеевой эпоксидной композиции горячего отверждения на основе ЭД-20 показала достаточную для элементов приемных гидроакустических антенн прочность и гибкость клеевого шва.

Заливка в форму и герметизация осуществлялись полиуретановым компаундом СПБ-ХП-80 (ТУ 2224-001-20507988-2003). Этот компаунд устойчив к диффузии воды при воздействии гидростатического давления, устойчив к агрессивным средам, имеет прочность, достаточную для защиты преобразователя от механических воздействий.

Результаты и обсуждение

Results and discussion

В настоящее время проблемам получения пьезо-композитов на основе ПВДФ уделяется значительное внимание, прежде всего в связи с необходимостью разработки устройств сбора и генерации энергии [7]. В связи с этим основное внимание исследователей сосредоточено на получении жестких пьезокомпозитов с максимальными значениями пьезомодулей и диэлектрических проницае-мостей (до 100-200) [8]. Вместе с тем для создания звукопрозрачных устройств требуются материалы, характеристики которых максимально приближены к чистым полимерам при повышенных значениях пьезомодулей.

Из данных исследования частотных зависимостей в интервале 1 Гц - 30 МГц (рис. 3) видно, что использование пьезокерамики системы ЦТС в качестве наполнителя приводит к незначительному росту диэлектрической проницаемости материала по сравнению с чистым полимером (табл. 3) и небольшому увеличению тангенса угла диэлектрических потерь. Электрическая добротность полученного материала занимает промежуточное значение между керамиками и чистым полимером. Таким образом, в целевой области гидроакустических частот разработанный материал имеет диэлектрические характеристики, близкие к чистой ориентированной поляризованной полимерной пленке; вероятно, основной перенос заряда в материале осуществляется через непрерывную полимерную фазу.

10

Q

35 30 25 20 15

100 1000 10 000 100 000 1 000 000 1E7 Частота, Гц

-Q

\

кЬ

V \

I

100 1000 10 000 100 000 1 000 000 1E7 Частота, Гц

0,00

111 в) tgS

Л

/ /

/

м / 1

/

Л л

10 000 100 000 1 000 000 Частота, Гц

1E7

Рис. 3. Зависимость диэлектрической проницаемости (а), электрической добротности (б) и тангенса угла диэлектрических потерь (в) разработанного пьезокомпозита от частоты

Fig. 3. Dielectric constant (а), electric quality factor

(b) and tangent of dielectric loss angle (c) of the suggested

piezocomposite as functions of frequency

Стоит отметить стабильность относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь в килогерцовом диапазоне. В области свыше 100 кГц наблюдается плавное снижение наблюдаемого значения е' и достаточно резкое повышение tg5, что можно связать с началом заметного влияния релаксационных процессов и проводимости на высоких частотах. Это может вносить заметные коррективы в работу устройств мегагерцового диапазона, однако несущественно в целевой области гидроакустических частот (1-16 кГц). В литературе [9] для пьезоком-позитов со сходным содержанием ЦТС в основном описан монотонный ниспадающий характер зависимости с плато в области частот 102-104 Гц, характерный для малополярных диэлектриков. В настоящем исследовании отличия в виде частотной зависимости, вероятно, связаны с применением тонкодисперсных частиц керамики, что может приводить к смещению характерной для поляризующихся диэлектриков картины с 1-2 максимумами в область высоких частот (более 10 МГц).

По результатам испытаний скорость распространения звуковой волны составила 1500 м/с,

Таблица 3. Сравнение основных характеристик разработанного пленочного пьезокомпозита с коммерчески доступными пьезоматериалами

Table 3. Main parameters of the suggested composite piezofilm and commercially available piezomaterials

i 3 i

№ п/п 1 1 & X 1 ё ПВДФ tf ft о <ц Пь

1 Qe (1 КГЦ) 32,1 - 100

2 tgS (1 кГц) 0,02 0,02-0,04 0,04-0,08

3 £' (1 кГц) 12,9 10-12 1300

4 gh, Вм/Н 0,48 0,18 -

5 dn, пКл/Н >20 8-14 150-200

6 Z, Н-с/м5 4106 2106 35-106

7 Гибкость + + -

14

12

8

10

5

0

100

1000

Рис. 4. Зависимость модуля электрического импеданса излучателя на основе пленочного пьезоматериала от частоты

Fig. 4. Electric impedance modulus of piezofilm-based emitter as function of frequency

Рис. 5. Зависимость коэффициента чувствительности разработанного макета чувствительного элемента антенны на основе пленочного пьезоматериала от частоты

Fig. 5. Sensitivity coefficient of the suggested breadboard for a piezofilm-based array sensor as function of frequency

из чего рассчитывался акустический импеданс. Динамический пьезомодуль всестороннего сжатия gh равен 0,48 Вм/Н, динамический пьезомодуль й31 составил не менее 20 пКл/Н (до 40 пКл/Н), что превышает соответствующие значения для чистого полимера.

Из данных табл. 3 также видно, что акустический импеданс имеет близкое к чистому полимеру (отличается в 2 раза) значение, что должно приводить к высокой совместимости устройств на основе материала с работой в водной среде. Действительно, из рис. 4 видно, что если при работе на воздухе на частотной зависимости модуля электрического импеданса наблюдается небольшой резонанс-антирезонанс в области 23 кГц, при работе под водой зависимость приобретает гладкий характер. Это свидетельствует о высокой электромеханической и акустической совместимости материала, предсказуемости работы материала в составе гидроакустических устройств и его пригодности для изготовления зву-копрозрачных конформных устройств.

Для разработанного многослойного макета конформной антенны были определены коэффициенты чувствительности при различных частотах в пределах используемого в настоящее время гидроакустического диапазона (рис. 5). Среднее значение составило около 20 мкВ/Па, что удовлетворяет предъявляемым

современной техникой требованиям к соответствующим устройствам [10-12]. Стоит отметить тот факт, что чувствительность разработанной антенны практически не зависит от частоты. Это свидетельствует об истинной широкополосности материала в исследованном интервале частот и стабильности его характеристик, что заметно облегчает обработку сигнала, принятого соответствующей антенной.

Одним из важнейших требований, предъявляемых к современным конформным антеннам, является однородность диаграммы направленности, что обеспечивает уверенную работу прибора в широком интервале углов приема входящего сигнала. На рис. 6 приведены диаграммы направленности антенны, построенные для рабочих частот 2, 4 и 8 кГц.

Видно, что на рабочих частотах 2 и 4 кГц диаграммы отличаются высокой степенью равномерности в угловом интервале около 120° в отсутствие чувствительности за пределами требуемого углового диапазона. При приближении к частоте 8 кГц неравномерность диаграммы приемного элемента растет одновременно с повышением чувствительности к тыльному излучению, что объясняется конечностью расстояния между слоями в элементах антенны.

Рис. 6. Круговые диаграммы направленности разработанного макета чувствительного элемента антенны на основе пленочного пьезоматериала при частотах 2 (а), 4 (б) и 8 (в) кГц

Fig. 6. Circular directional patterns of suggested breakboard for a piezofilm-based array sensor at frequencies of 2 (а), 4 (b) and 8 (c) kHz

Заключение

Сопс!иБюп

В работе описано получение пленочного композиционного пьезоматериала на основе ПВДФ и порошкообразной пьезокерамики системы ЦТС с наполнением 25 масс. %. Показано, что в интервале частот 1-8 кГц материал отличается близкими к чистому полимеру диэлектрическими свойствами (е' (1 кГц) = 12,9, гя5 (1 кГц) = 0,02), однако в высокочастотной области наблюдаются требующие дальнейшего исследования особенности. Вместе с тем пьезомодуль материала при растяжении в 2-4 раза превышает лучшие коммерческие аналоги на основе сополимеров ПВДФ, а объемный пьезомодуль сопоставим с ними. Низкий акустический импеданс (4 106 Нс/м5) приводит к высокой совместимости устройств на основе пленочного материала с водной средой.

Разработан макет активного элемента звуко-прозрачной конформной приемной гидроакустической антенны, отличающийся резко сниженной по сравнению с керамическими аналогами массой, высокой достижимой площадью приема, отсутствием резонансов и паразитных сигналов при работе под водой, частотной стабильностью коэффициента чувствительности и оптимальным характером диаграммы направленности на частотах до 4 кГц.

Таким образом, хотя разработка новых пленочных пьезоматериалов подразумевает необходимость изменения дизайна устройств, в том числе приемо-передающих гидроакустических антенн,

чтобы в полной мере реализовать преимущества пьезопленок, это позволяет обеспечить принципиально новое качество перспективных изделий, включая звукопрозрачность. Дальнейшее повышение пьезомодулей используемых пленочных материалов обеспечит повышение точности и чувствительности перспективных устройств.

Список использованной литературы

1. Park J.H. [et al.]. Piezoelectric properties of Nb2O5 doped and MnO2 - Nb2O5 co-doped Pb (Zr 0.53 Ti 0.47) O3 ceramics // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 1995. Vol. 6. № 2. P. 97-101. DOI: 10.1007/BF00188191.

2. Vos H.J. [et al.]. Sparse volumetric PZT array with density tapering // 2018 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS). IEEE, 2018. P. 1-4. DOI: 10.1109/ ULTSYM.2018.8580197.

3. Sherman C.H., Butler J.L. Transducers and arrays for underwater sound. New York: Springer, 2007. XIX, 610 p. (The Underwater Acoustics Series). DOI: 10.1007/ 978-0-387-33139-3.

4. Физические основы, методы исследования и практическое применение пьезоматериалов. / В.А. Голов-нин, И.А. Каплунов, О.В. Малышкина, Б.Б. Педько, А.А. Мовчикова М.: Техносфера, 2013. 272 с.

5. Иванов Н.Н., Иванов А.Н. Теплоизоляционный аэрогель и пьезоактивная пленка PVDF - современные, перспективные материалы для космической техники и космического приборостроения // Вестник НПО им. С.А. Лавочкина. 2011. № 2. С. 46-52.

6. Tretiakov A. [et al.]. Dielectric properties of PVDF based thin films and electrospun mats // Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing, 2019. Vol. 1236(1). P. 012009. DOI: 10.1088/1742-6596/1236/1/012009.

7. Costa P. [et al.]. Recent progress on piezoelectric, pyro-electric, and magnetoelectric polymer-based energy-harvesting devices // Energy Technology. 2019. Vol. 7(7). DOI: 10.1002/ente.201800852.

8. Bai Y. [et al.]. High-dielectric-constant ceramic-powder polymer composites // Applied Physics Letters. 2000. Vol. 76(25). P. 3804-3806. DOI: 10.1063/1.126787.

9. Interfacial polarization in piezoelectric fibre-polymer composites / M. Arous, H. Hammami, M. Lagache, A. Kallel // Journal of Non-Crystalline Solids. 2007. Vol. 353. P. 4428-4431. DOI: 10.1016/j.jnon-crysol.2007.02.076.

10. Mathematical modeling of acoustic antenna radiation on multiprocessor system / A.I. Sukhinov, A.E. Chistyakov, A.A. Semenyakina, A.V. Nikitina, O.A. Savitski // PCT 2016 Parallel Computing Technologies. Proceedings of the 10th Annual International Scientific Conference on Parallel Computing Technologies. 2016. P. 699-709.

11. Нагучев Д.Ш., Сахаров В.Л., Савицкий О А. Разработка технологии создания технических средств освещения ледовой обстановки в параметрическом режиме // Известия ЮФУ. Технические науки. 2013. № 9(146). С. 155-160.

12. Нагучев Д.Ш., Савицкий О.А., Сахаров В.Л. Предпосылки и концепция создания современных параметрических профилографов в ОКБ «РИТМ» ЮФУ // Известия ЮФУ. Технические науки. 2008. № 12(89). С. 89-94.

References

1. Park J.H. [et al.]. Piezoelectric properties of Nb2O5 doped and MnO2 - Nb2O5 co-doped Pb (Zr 0.53 Ti 0.47) O3 ceramics // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 1995. Vol. 6. No. 2. P. 97-101. DOI: 10.1007/BF00188191.

2. VosH.J. [et al.]. Sparse volumetric PZT array with density tapering // 2018 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS). IEEE, 2018. P. 1-4. DOI: 10.1109/ ULTSYM.2018.8580197.

3. Sherman C.H., Butler J.L. Transducers and arrays for underwater sound. New York: Springer, 2007. XIX, 610 p. (The Underwater Acoustics Series). DOI: 10.1007/978-0387-33139-3.

4. Physical fundamentals, research methods and practical applications of piezomaterials / V. Golovnin, I. Kaplunov, O. Malyshkina, B. Pedko, A. Movchikova. Moscow: Tekhnosfera, 2013. 272 p. (in Russian).

5. Ivanov N., Ivanov A. Heat-insulating aerogel and piezo-active PVDF film as modern and promising materials for spacecraft and space instruments // Vestnik (Transactions) of NPO Lavochkin. 2011. No. 2. P. 46-52 (in Russian).

6. Tretiakov A. [et al.]. Dielectric properties of PVDF based thin films and electrospun mats // Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing, 2019. Vol. 1236(1). P. 012009. DOI: 10.1088/1742-6596/1236/1/012009.

7. Costa P. [et al.]. Recent progress on piezoelectric, pyro-electric, and magnetoelectric polymer-based energy-harvesting devices // Energy Technology. 2019. Vol. 7(7). DOI: 10.1002/ente.201800852.

8. Bai Y. [et al.]. High-dielectric-constant ceramic-powder polymer composites // Applied Physics Letters. 2000. Vol. 76(25). P. 3804-3806. DOI: 10.1063/1.126787.

9. Interfacial polarization in piezoelectric fibre-polymer composites / M. Arous, H. Hammami, M. Lagache, A. Kallel // Journal of Non-Crystalline Solids. 2007. Vol. 353. P. 4428-4431. DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2007.02.076.

10. Mathematical modeling of acoustic antenna radiation on multiprocessor system / A.I. Sukhinov, A.E. Chisty-akov, A.A. Semenyakina, A.V. Nikitina, O.A. Savitski // PCT 2016 Parallel Computing Technologies. Proceedings of the 10th Annual International Scientific Conference on Parallel Computing Technologies. 2016. P. 699-709.

11. Naguchev D., Sakharov V., Savitsky O. Development of spaceborne assets for ice situation awareness in parametric mode // Izvestiya SFedU. Engine-ering Sciences. 2013. No. 9(146). P. 155-160 (in Russian).

12. Naguchev D., Savitsky O., Sakharov V. Background and concepts of modern parametric profilographer designs of RITM Special R&D Lab // Izvestiya SFedU. Engineering Sciences. 2008. No. 12(89). P. 89-94 (in Russian).

Сведения об авторах

Михеев Данил Александрович, ведущий инженер АО «НИИграфит». Адрес: 111524, Россия, Москва, Электродная ул., д. 2. E-mail: DaAMikheev@rosatom.ru. Данилов Егор Андреевич, начальник лаборатории АО «НИИграфит». Адрес: 111524, Россия, Москва, Электродная ул., д. 2. E-mail: EgADanilov@rosatom.ru. Савицкий Олег Анатольевич, к.ф.-м.н., начальник отделения АО «Акустический институт им. академика Н.Н. Андреева». Адрес: 117036, Россия, Москва, ул. Шверника, д. 4. E-mail: osav66@mail.ru.

Парамонова Надежда Дмитриевна, младший научный сотрудник АО «НИИграфит». Адрес: 111524, Россия, Москва, Электродная ул., д. 2. E-mail: NDParamonova@rosatom.ru.

Головченко Михаил Игоревич, инженер АО «НИИграфит». Адрес: 111524, Россия, Москва, Электродная ул., д. 2. E-mail: mixan_12@mail.ru.

Самойлов Владимир Маркович, д.т.н., главный научный сотрудник АО «НИИграфит». Адрес: 111524, Россия, Москва, Электродная ул., д. 2. E-mail: VMSamoylov@rosatom.ru.

Гареев Артур Радикович, к.т.н., заместитель директора по науке и инновациям АО «НИИграфит». Адрес: 111524, Россия, Москва, Электродная ул., д. 2. E-mail: ARGareev@rosatom.ru.

About the authors

Danil A. Mikheev, Lead Engineer, JSC Niigrafit. Address: 2, Elektrodnaya st., Moscow, Russia, post code 111524. E-mail: DaAMikheev@rosatom.ru.

Yegor A. Danilov, Head of Laboratory, JSC Niigrafit. Address: 2, Elektrodnaya st., Moscow, Russia, post code 111524. E-mail: EgADanilov@rosatom.ru.

Oleg A. Savitsky, Cand. Sc., Head of Division, JSC Andreyev

Acoustics Institute. Address: 4, Shvernika st., Moscow, Russia,

post code 117036. E-mail: osav66@mail.ru.

Nadezhda D. Paramonova, Junior Researcher, JSC Niigrafit.

Address: 2, Elektrodnaya st., Moscow, Russia, post code

111524. E-mail: NDParamonova@rosatom.ru.

Mikhail I. Golovchenko, Engineer, JSC Niigrafit. Address: 2,

Elektrodnaya st., Moscow, Russia, post code 111524.

E-mail: mixan_12@mail.ru.

Vladimir M. Samoylov, D. Sc., Chief Researcher, JSC Nii-grafit. Address: 2, Elektrodnaya st., Moscow, Russia, post code 111524. E-mail: VMSamoylov@rosatom.ru. Artur R. Gareev, Cand. Sc., Deputy Director for Science and Innovations, JSC Niigrafit. Address: 2, Elektrodnaya st., Moscow, Russia, post code 111524. E-mail: ARGareev@rosatom.ru.

Поступила / Received: 15.11.21 Принята в печать / Accepted: 22.11.21 © Коллектив авторов, 2021