Материал, поглощающий электромагнитные волны

Заявленное изобретение относится к материалу, поглощающему электромагнитные волны в широком диапазоне длин волн, вплоть до частот инфракрасного диапазона, который может быть использован для предотвращения нежелательного воздействия высокочастотного излучения на элементную базу микроэлектроники и человека, и для предотвращения несанкционированного обнаружения наземных и воздушных объектов. Предложенный композиционный материал заданного состава, обеспечивающий минимальное входное волновое сопротивление для падающей ЭМ волны и отсутствие отраженной волны, характеризующийся локальными значениями Bs изменяющимися в диапазоне от 0,7 Т до 10 Т, реализует способ поглощения и рассеяния электромагнитной волны на частицах ферримагнетиков, находящихся в соответствующей среде в условиях ферримагнитного резонанса, в присутствии внутренних локальных полей Hintr, изменяющихся в диапазоне от 560 кА/м до 8000 кА/м.

Предлагается в качестве поглощающего покрытия использовать материальную среду, имеющую малое волновое сопротивление, суть композиция полимерного материала и железного порошка с частицами, имеющими средний размер ~100 nm, в которой равномерно распределены мелкодисперсные монокристаллические монодоменные и немонодоменные частицы гексаферритов, ферритов гранатов и феррошпинелей (особое место в этом ряду занимают гексаферриты, так как обладают высоким значением поля Ha внутренней магнитокристаллической анизотропией и большим значением 4πMs) и мелкодисперсные частицы порошков Nd-Fe-B, используемые в производстве эластичных магнитов с Bs≥0,7 Т и Hc≈240-560 кА/м. Повышение уровня поглощения и уменьшение коэффициента отражения электромагнитных волн являются техническим результатом заявленного изобретения.

 

1. Название изобретения

«Материал, поглощающий электромагнитные волны»

Получение материала, поглощающего электромагнитные волны, связано с формированием материальной среды, являющейся особым состоянием композиционного материала, которая позволяет реализовать способ поглощения ЭМ волн на кристаллических частицах ферримагнитных материалов, статистически равномерно распределенных в этой среде. Композиционный материал характеризуется статистическим распределением в одном объеме полимера высокодисперсных порошковых субстанций, при сохранении в произвольно выбранном макроскопическом объеме собственной индивидуальности химических и физических свойств соответствующих объемных субстанций, аддитивно обуславливающих особые свойства материала, поглощающего ЭМ волны.

2. Область техники

Предотвращение нежелательного воздействия высокочастотных ЭМ волн на виды техники, содержащие в своем составе некоторые распространенные типы элементной базы микроэлектроники (например, элементной базы включающей планарные полевые транзисторы), и на человека. Предотвращение нежелательного обнаружения воздушных и наземных объектов с помощью индикации отраженного сигнала, излучающего ЭМ волны источника.

3. Уровень техники

Можно выделить следующие наиболее близкие аналоги к заявленному изобретению:

1. RU 2414029, H01Q 17/00, 01.02.2010, в эпоксидно-эластомерном связующем распределен монокристаллический порошок с нанокристаллической структурой, где коэффициент отражения поглотителя толщиной 2 мм зависит от массовой доли нанокристаллического порошка и других поглотителей. В представленной заявке минимальный коэффициент отражения электромагнитных волн обусловлен минимальным входным волновым сопротивлением композиционного материала для падающей электромагнитной волны, достигается оптимальным соотношением количества полимера и наноструктуированного железа, то есть достижение низкого коэффициента отражения и высокого уровня поглощения на частицах ферримагнетиков происходит независимо.

2. RU 2247760, H01Q 17/00, 10.03.2005, описан состав и способ получения состава путем совмещения связующего и феррита, причем феррит получен по высокотемпературной керамической технологии, размолотый до размера микрочастиц (60-90%) и химическим осаждением из водных растворов. Отсутствие полей подмагничивания на частицах ферритов обуславливает верхнюю частотную границу ферримагнитных резонансов в полях магнитокристаллической анизотропии на частицах гексаферрита бария на уровне не более 18000 МГц. В представленной заявке техническое решение предполагает наличие внутренних локальных полей Hintr на частицах ферритов на уровне значений Hintr до 8000 кА/м, где верхняя граница частот ферримагнитных резонансов на частицах гексаферритов лежит в области вплоть до частот инфракрасного диапазона.

4. Раскрытие изобретения

Композиционный материал, состоящий из полимера, пластификатора, наноструктурированого Fe, диспергированных частиц ферримагнетиков как монодоменных, так и немонодоменных, диспергированных частиц Fe-Nd-B, обеспечивает реализацию физически аддитивных свойств:

1. Минимальное входное волновое сопротивление композиционного материала для падающей ЭМ волны может быть ограничено чувствительностью физических методов идентификации отраженного сигнала и существующим уровнем развития цифровой электронной техники, достигается оптимальным сочетанием ε′, µ′, ε′′,σ′, σ′′, k′′; как признаком реализации заданного физического свойства композиционного материала.

2. Магнитная проводимость, при H=const, обеспечивает диапазон изменения величины значения поля подмагничивания от H1 до Н2, в приготовленном к использованию композиционном материале, в соответствии с реализацией условий гиромагнитного соотношения для заданного диапазона частот падающей ЭМ волны от ω1 до ω2.

3. Главный вектор магнитного поля, произвольно выбранных локальных областей в композиционном материале, статистически неоднородно распределен после намагничивания, достигается статистически однородным распределением порошкового ингредиента Fe-Nd-B, характеризуемого гистограммой распределения частиц по размерам и заданными исходными магнитными свойствами. Существование постоянного статистически неоднородно распределенного постоянного магнитного поля обеспечивает достижение необходимого диапазона изменения величины значения поля подмагничивания и реализации условий гиромагнитного соотношения ферримагнитного резонанса в соответствующем диапазоне частот ЭМ волн на частицах ферримагнетиков, монодоменных и немонодоменных, статистически однородно распределенных в объеме конечного композиционного материала и характеризующихся гистограммой распределения частиц по размерам.

4. Свойства композиционного материала поглощающего ЭМ волны и соответственно, ферримагнитные резонансы на частицах ферримагнетиков, в свою очередь ответственные за аномально высокие значения магнитных восприимчивостей на соответствующих частотах ЭМ волн, реализуются, когда в объеме композиционного материала частицы порошковых субстанций распределены во взаимосвязи, подразумевающей особое состояние композиционного материала, статистически равномерно и неравномерно, однородно, сохраняя, аддитивно, непрерывность свойств, присущих объемным субстанциям, и, следовательно, их индивидуальность во всей композиции. Средние размеры зерен порошковых композиций отличаются на порядок, поэтому элементы отдельной порошковой композиции распределены в выбранном объеме статистически однородно, равномерно и непрерывно.

5. Технический результат

Изобретение «Материал, поглощающий электромагнитные волны» позволяет реализовать способ поглощения ЭМ волны на частицах ферримагнетиков в широком диапазоне частот вплоть до частот инфракрасного диапазона, обуславливает отсутствие видимых препятствий для наиболее полного решения задачи получения материала поглощающего ЭМ в широком диапазоне частот, так как представленное изобретение исключают противоречия, находящиеся в сфере существования соответствующих прототипов. Ограничения обусловлены современным уровнем развития цифровой электронной техники, так как в зависимости от процессов совершенствования современной цифровой электроники, реализация представленного технического решения обуславливается успешным решением задачи снижения волнового сопротивления материала, поглощающего электромагнитные волны падающей ЭМ волны, независимо от падающего на материал потока энергии электромагнитного излучения.

6. Признаки композиции

Особое состояние композиционного материала заданного состава, связанное с количественным и качественным составом, обладает минимальным входным волновым сопротивление для падающей электромагнитной волны, отсутствием отраженного сигнала и локальными значениями Bs, изменяющимися в диапазоне от 0,7 Т до 10 Т, так же, как и состав композиционного материала обеспечивают реализацию способа поглощения и рассеяния электромагнитной волны на частицах ферримагнетиков, находящихся в соответствующей среде, в условиях ферримагнитного резонанса на локальных полях Hintr, изменяющихся в диапазоне от 560 кА/м до 8000 кА/м.

«Состав композиционного материала»

1) Наноструктурированное Fe входит в состав композиционного материала в количестве от 0,5 вес % до 9 вес %, в исходном состоянии содержится в объеме субстанции, растворяющей или пластифицирующей полимер. Средний размер частиц во фракциях наноструктурированного железа изменяется от 50 nm до 300 nm, соотношение между весовыми количествами различных фракций наноструктурированного Fe в конечном композиционном материале, связано с физико-химическими свойствами полимерных материалов, растворителей и пластификаторов, в целом определяют химическую стойкость к различным воздействиям.

2) Порошковая композиция из магнитного материала Nd-Fe-B, объемные образцы характеризуются магнитными свойствами: Br в диапазоне от 0,7 Т до 0,9 Т; Hc в диапазоне от 80 кА/м до 560 кА/м, входит в состав композиционного материала в количестве от 2 вес % до 9 вес %, исходный материал измельчается в шаровой мельнице для получения порошковой композиции, средний размер частиц изменяется от 0,5 мк до 2 мк и характеризуется гистограммой распределения частиц по размерам, обладает заданными магнитными свойствами.

3) Порошковая композиция входит в состав композиционного материала в количестве от 5 вес % до 9 вес %, состоящая из порошков гексаферритов от 2 вес % до 9 вес % (М-типа, (Sr,Ba)Fe12 О19; Y-типа, (Ba,Sr)2Me2Fe12O22; W-типа, BaMe2Fe16O27; Z-типа, (Ba,Sr)3Me2Fe24O41), феррогранатов (Y3Fe5-xMexO12) 0 вес % до 2 вес % и феррошнинелей (Fe1-yMe1yFe2-xMe2xO4) от 0 вес % до 2 вес %, получаемых, соответственно, методами спонтанной кристаллизации и методами спекания, используемыми в керамической технологии, причем особое место в этом ряду занимают гексаферриты, так как обладают высоким значением поля На внутренней магнитокристаллической анизотропией и большим значением 4πMs. Порошки подвергают помолу, средний размер частиц изменяется от 0,5 мк до 2 мк и характеризуется гистограммой распределения частиц по размерам

4) Полимер, например, такой как полиэтилен карбонат, поливинилхлорид, поливинилиденфторид или их сополимеры, растворяющийся в растворителях, совместимых с другими ингредиентами композиции, растворителями и пластификаторами, входит в состав композиционного материала в количестве не менее 73 вес %.

«Материал, поглощающий электромагнитные волны» должен обладать следующими макроскопическими свойствами, признаками:

1) Наличие электронной проводимости.

2) Наличие проводимости постоянного магнитного поля, значение магнитной индукции Br для макроскопических образцов композиционного материала, не менее 0,4 Т.

3) Способен к перемагничиванию и, следовательно, способен к направленным изменениям спектральных характеристик поглощения падающих электромагнитных волн.

4) Контрольный образец композиционного материала не подвержен воздействию химических соединений, инертных по отношению к используемому полимеру.

7. Осуществление изобретения

Процесс осуществления изобретения состоит из трех основных этапов:

1) Изготовление собственно объемного материала в виде суспензии, как прекурсора конечной субстанции, поглощающей ЭМ волны. Смешение ингредиентов и приготовление прекурсора с заданными составом и реологическими характеристиками, на основе полимера и сыпучих смесей, в присутствии пластификаторов и растворителей, возможно производить множеством известных способов.

2) Нанесение прекурсора заданной толщины на объект, проведение термической обработки и формирование объема конечной субстанции, т.е получение покрытия. Максимальное значение температуры термической обработки ограничено температурой начала пластического течения полимерной субстанции.

3) Намагничивание покрытия, в зависимости от формы объекта, может осуществляться по заданной программе, с целью достижения статистического распределения главного вектора магнитных моментов на отдельных зернах магнитной субстанции в объеме конечной субстанции. Отсутствие преимущественного направления вектора намагниченности в объеме конечной субстанции достигается тем, что порошковая композиция Nd-Fe-B представляет смесь частиц магнитных материалов с коэрцитивной силой Hc, лежащей в пределах от 240 кА/м до 560 кА/м, может намагничиваться в области взаимно-перпендикулярных плоскостей, полем намагничивания, лежащим в пределах от 80 кА/м до 720 кА/м и уменьшающимся в процессе намагничивания от 720 кА/м до нулевого значения.

Материал, поглощающий электромагнитные волны в широком диапазоне длин волн вплоть до частот инфракрасного диапазона, является композиционным материалом заданного состава, включающий в себя: полимер, имеющий тангенс диэлектрических потерь ε′′/ε′; С не более 10-4; порошок наноструктурированного железа; порошковую композицию из частиц ферримагнетиков; порошок из частиц магнитного материала Nd-Fe-В, для объемных образцов имеющего значения магнитной индукции Br в диапазоне от 0,7 Т до 0,9 Т и значения коэрцитивной силы Hc в диапазоне от 80 кА/м до 560 кА/м, при этом порошок наноструктурированного Fe входит в состав композиционного материала в количестве от 0,5 вес.% до 9 вес.%, средний размер частиц во фракциях наноструктурированного железа изменяется от 50 nm до 300 nm, при этом полимер, такой как полиэтилен карбонат, поливинилхлорид, поливинилиденфторид или их сополимеры, растворитель, пластификатор, входят в состав композиционного материала в количестве не менее 73 вес.%, при этом порошковая композиция, состоящая из порошков гексаферритов от 2 вес.% до 9 вес.% (М-типа, (Sr,Ba)Fe12O19; Y-типа, (Ba,Sr)2 Me2Fe12O22; W-типа, BaMe2Fe16O27; Z-типа, (Ba,Sr)3Me2Fe24O41), порошков феррогранатов (Y3Fe5-xMexO12) от 0 вес.% до 2 вес.% и порошков феррошпинелей (Fe1-yMe1yFe2-xMe2xO4) от 0 вес.% до 2 вес.%, входит в состав композиционного материала в количестве от 5 вес.% до 9 вес.%, средний размер частиц в порошках изменяется от 0,5 мк до 2 мк, при этом порошок из магнитного материала Nd-Fe-B входит в состав композиционного материала в количестве от 2 вес.% до 9 вес.%, средний размер частиц изменяется от 0,5 мк до 2 мк.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к композиционным материалам, поглощающим инфракрасное излучение в ближней инфракрасной области, и может быть использовано, например, в оптических фильтрах и специальных панелях сложной формы.

Изобретение относится к радиотехнике, преимущественно к широкополосным радиопоглощающим покрытиям. Технический результат - снижение коэффициента отражения электромагнитной падающей волны в широкой полосе частот.

Изобретение относится к материалам, поглощающим электромагнитные волны, и может найти применение для повышения скрытности и уменьшения вероятности обнаружения радиолокаторами объектов и оборудования наземной, авиационной и космической техники.

Изобретение относится к области защиты от электромагнитных излучений (ЭМИ) и может быть использовано для защиты средств электронно-вычислительной техники (СЭВТ) объектов инфокоммуникационных систем от воздействий внешних и побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ) СЭВТ.

Заявлен ферритовый материал с малыми диэлектрическими потерями и высокими значениями остаточной магнитной индукции. Ферритовый материал получен из смеси порошков, содержащей Fe2O3, Li2CO3, MnCO3, Bi2O3, ZnO, CdO, SnO2, TiO2 при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид железа 71,39±0,1, карбонат лития 5,61±0,1, оксид цинка 8,58±0,1, оксид кадмия 5,41±0,1, оксид олова 3,18±0,1, оксид титана 0,69±0,03, карбонат марганца 4,84±0,1, оксид висмута 0,3±0,03.

Изобретение относится к области радиотехники, касается вопроса применения полимерных композитов в составе устройства для снижения радиолокационной заметности и решает задачу оптимизации конструкции по радиопоглощающим свойствам.

Изобретение относится к области защиты окружающей среды от электромагнитного фона. Технический результат - повышение эффективности нейтрализации электромагнитного фона.

Изобретение относится к антенной технике, в частности к поглотителям электромагнитных волн, используемых в конструкциях антенн для оптимизации их радиотехнических характеристик, устранения резонансных явлений и уменьшения паразитных отражений от проводящих объектов, расположенных вблизи антенн.
Заявленное изобретение относится к области электротехники, а именно к составу углеродсодержащей композиции для получения радиозащитных материалов. Композиция содержит 5-16 мас.% ультрадисперсного активного углерода со средним размером частиц 5-100 нм и удельной поверхностью 16-320 м2/г, диспергатор в виде водного раствора натриевого стекла и стабилизатор в виде насыщенного раствора лингосульфоната аммония.

Изобретение относится к антенной технике, а именно к поглотителям электромагнитных волн, и может быть использовано при оснащении безэховых камер и экранированных помещений.

Редкоземельный спеченный магнит состоит по существу из 26-36 вес.% R, 0,5-1,5 вес.% В, 0,1-2,0 вес.% Ni, 0,1-3,0 вес.% Si, 0,05-1,0 вес.% Cu, 0,05-4,0 вес.% M, а остальное - Т и случайные примеси, где R представляет собой редкоземельный элемент, Т представляет собой Fe или Fe и Со, М выбран из Ga, Zr, Nb, Hf, Ta, W, Mo, Al, V, Cr, Ti, Ag, Mn, Ge, Sn, Bi, Pb и Zn.

Изобретение относится к способу, в котором магнитные ионные жидкости применяют для жидкостно-жидкостной, жидкостно-твердофазной или жидкостно-газовой экстракции, причем разделение фаз происходит в магнитном поле.
Изобретение относится к сухому концентрату магнитной жидкости, содержащему высокодисперсные частицы железосодержащего окисного соединения и поверхностно-активное вещество.

Группа изобретений относится к способу получения органических частиц субстрата, связанных с переключаемыми ферромагнитными наночастицами со средним диаметром частиц в интервале от 10 до 1000 нм, к применению таких частиц для гипертермического лечения организма и к медикаменту для гипертермического лечения.

Изобретение может быть использовано в производстве магнитных порошков, постоянных магнитов, магнитопластов, магнитных жидкостей, а также устройств магнитной записи высокой плотности.

Изобретение относится к области металлургии. Для устранения дефектов формы листа, образующихся при окончательном отжиге, и увеличения выхода годной продукции рулон листа текстурованной электротехнической стали после холодной прокатки подвергают первичному рекристаллизационному отжигу, наносят на него сепаратор отжига и проводят окончательный отжиг.

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения магнитомягкого материала для магнитопроводов реле включает приготовление шихты, содержащей железо и фосфор, ее прессование, спекание и охлаждение.

Изобретение относится к нанесению на текстурированную электротехническую полосовую сталь слоя фосфатного покрытия. В способе на электротехническую полосовую сталь наносят фосфатный раствор, содержащий по меньшей мере одно соединение хрома (III), коллоидный компонент и по меньшей мере один сложный эфир фосфорной кислоты в качестве стабилизатора (А) коллоида и/или по меньшей мере один ингибитор (В) травления, выбранный из производного тиомочевины, С2-10-алкинола, производного триазина, тиогликолевой кислоты, С1-4-алкиламина, гедрокси-С2-8-тиокарбоновой кислоты и/или полигликолевого эфира жирного спирта, в частности диэтилтиомочевины, проп-2-ин-1-ола, бутин-1,4-диола, тиогликолевой кислоты, и/или гексаметилентетрамина, причем используют фосфатный раствор, содержание шестивалентного хрома в котором меньше, чем 0,2 вес.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению листов, изготовленных из сплава на основе железа, используемых для магнитных сердечников электромоторов, электрогенераторов и трансформаторов.

Изобретение относится к электротехнической листовой стали, имеющей изоляционное покрытие, характеризующееся превосходными штампуемостью, адгезионной способностью покрытия, свойством пленки покрытия после отжига, свариваемостью при проведении газовольфрамовой сварки, коррозионной стойкостью и сопротивлением прижимным полозьям даже без содержания в изоляционном покрытии какого-либо соединения хрома.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению постоянных порошкообразных магнитов на основе системы Sm-Co-Fe-Cu-Zr. Повышение плотности и прочности, увеличение коэрцитивной силы и остаточной индукции полученных магнитных материалов является техническим результатом изобретения. Постоянные магниты из литых сплавов, имеющие состав, в мас.% : Sm - 24,5-26,0, Fe - 16,0-18,0, Сu - 4,0-6,0, Zr - 2,5-3,2, Со - остальное, предварительно обрабатывают с получением образцов магнитных материалов с текстурованной поликристаллической структурой, после чего проводят высокотемпературную обработку и изотермический отпуск полученных образцов магнитных материалов в вакуумной электропечи сопротивления в атмосфере инертного газа при температуре 790-810°C в течение 12-16 часов с последующим охлаждением до комнатной температуры, после чего образцы выдерживают в колпаковой печи при температуре 800°C до их прогрева по всему объему до указанной температуры и охлаждают до температуры 420-380°C со скоростью охлаждения 50-100°C в час, при этом охлаждение образцов магнитных материалов проводят в магнитном поле со значением напряженности 80-160 кА/м. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

Заявленное изобретение относится к материалу, поглощающему электромагнитные волны в широком диапазоне длин волн, вплоть до частот инфракрасного диапазона, который может быть использован для предотвращения нежелательного воздействия высокочастотного излучения на элементную базу микроэлектроники и человека, и для предотвращения несанкционированного обнаружения наземных и воздушных объектов. Предложенный композиционный материал заданного состава, обеспечивающий минимальное входное волновое сопротивление для падающей ЭМ волны и отсутствие отраженной волны, характеризующийся локальными значениями Bs изменяющимися в диапазоне от 0,7 Т до 10 Т, реализует способ поглощения и рассеяния электромагнитной волны на частицах ферримагнетиков, находящихся в соответствующей среде в условиях ферримагнитного резонанса, в присутствии внутренних локальных полей Hintr, изменяющихся в диапазоне от 560 кАм до 8000 кАм.Предлагается в качестве поглощающего покрытия использовать материальную среду, имеющую малое волновое сопротивление, суть композиция полимерного материала и железного порошка с частицами, имеющими средний размер ~100 nm, в которой равномерно распределены мелкодисперсные монокристаллические монодоменные и немонодоменные частицы гексаферритов, ферритов гранатов и феррошпинелей и мелкодисперсные частицы порошков Nd-Fe-B, используемые в производстве эластичных магнитов с Bs≥0,7 Т и Hc≈240-560 кАм. Повышение уровня поглощения и уменьшение коэффициента отражения электромагнитных волн являются техническим результатом заявленного изобретения.

Наверх