Нанопористое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов

Изобретение относится к материалам для поглощения электромагнитных волн и может быть использовано для получения нанопористых углеродных микроволокон, предназначенных для создания эффективных неотражающих радиопоглощающих материалов, работающих в диапазоне от 50 ГГц до 4 ТГц. Заявляемое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов выполнено в виде нанопористых углеродных микроволокон, в которых количество аморфной фазы составляет не более 0,1%, причем длина волокон лежит в пределах от 10 до 200 мкм, а поры с преимущественным распределением по диаметрам от 2 до 200 нм расположены ортогонально оси нанопористых углеродных микроволокон. Требуемый технический результат заключается в повышении поглощающей способности по отношению к электромагнитному излучению и расширении диапазона частот. 4 ил.

 

Изобретение относится к материалам для поглощения электромагнитных волн и может быть использовано для получения нанопористых углеродных микроволокон, предназначенных для создания эффективных неотражающих радиопоглощающих материалов, работающих в диапазоне от 50 ГГц до 4 ТГц.

Имеющиеся в настоящее время радиопоглощающие материалы (РПМ) основаны на способности преобразования падающего электромагнитного излучения в тепло. Для этого используют различные дисперсные металлические, графитовые и ферромагнитные порошки или волокна с требуемыми электродинамическими свойствами (величиной диэлектрической и магнитной проницаемости, электрических или магнитных потерь). В последнее время для этих целей используют также углеродные нанотрубки в различных сочетаниях с волокнистыми и порошковыми компонентами. Для создания радиопоглощающих материалов эти вещества (преимущественно с высокими диэлектрическими или магнитными потерями) формируют в объемные (пирамидальные, сетчатые) или многослойные структуры, которые обладают низким уровнем отражения радиоволн в заданном диапазоне частот.

Известен радиопоглощающий материал [EP 2411462, A1, H01Q 17/00, H05K 9/00, C08K 7/04, C08K 7/06, 24.03.2010], обеспечивающий работу в частотном диапазоне радарных устройств и состоящий из продолговатых углеродных частиц длиной от 50 до 1000 мкм при толщине от 1 до 15 микрон в количестве от 1,0 до 20 объемных % (в сухом состоянии) и распределенных в непроводящем связующем.

Углеродные частицы могут представлять собой размолотые углеродные волокна или нити, непроводящее связующее выбирают из различных видов полиуретана. Высокий уровень поглощения радиоизлучений обеспечивается в нем при отсутствии контакта между частицами графита, в противном случае возникает объемная электропроводность и материал становится экранирующим. Для управления рабочим диапазоном частот выбирают соответствующую толщину покрытия и значения действительной части диэлектрической проницаемости.

Известный материал имеет высокие значения действительной части диэлектрической проницаемости и высокие диэлектрические потери в высокочастотном (ВЧ) диапазоне.

Недостатком этого материала является относительно низкая поглощающая способность по отношению к электромагнитным излучениям.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному техническому решению является углеродный поглотитель электромагнитных излучений, который используется в материале для поглощения электромагнитных излучений (ЭМИ) [RU 00080959, U1, G01R 1/18, G12B 17/00, 27.02.2009], содержащем связующее вещество, причем поглотитель электромагнитных излучений выполнен на основе углеродных нанотрубок.

Известный материал для поглощения электромагнитных излучений применим, например, для камуфляжа летательных аппаратов от обнаружения их радиолокационными средствами в широком диапазоне частот (десятки и тысячи мегагерц) несущих электромагнитных излучений, а также для ослабления побочных электромагнитных излучений и наводок.

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая поглощающая способность по отношению к электромагнитным излучениям и относительно узкий рабочий диапазон частот.

Задачей, которая решается в предложенном изобретении, является повышение поглощающей способности по отношению к электромагнитным излучениям и расширение рабочего диапазона частот.

Требуемый технический результат заключается в повышении поглощающей способности по отношению к электромагнитным излучениям и расширении рабочего диапазона частот, в котором материал проявляет свою эффективность.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что нанопористое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов согласно изобретению выполнено в виде нанопористых углеродных микроволокон, в которых количество аморфной фазы составляет не более 0,1%, причем длина волокон лежит в пределах от 10 до 200 мкм, а поры с преимущественным распределением по диаметрам от 2 до 200 нм расположены ортогонально оси нанопористых углеродных микроволокон.

На изображениях представлены:

на фиг. 1 - изображение поверхности нанопористых углеродных волокон;

на фиг. 2 - распределение нанопористых микроволокон по длине, %, мкм;

на фиг. 3 - распределение размеров пор нанопористых микроволокон по длине, %, нм;

на фиг. 4 - спектр поглощения нанопористых микроволокон (зависимость коэффициента поглощения от частоты (ТГц).

Изготавливается и используется нанопористое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов следующим образом.

Производится механическое измельчение рубленных углеродных волокон с диаметром от 5 до 20 мкм, например, в молотковой мельнице до получения распределения по длинам в диапазоне от 10 до 200 мкм (фиг. 2) с последующим травлением во вращающихся СВЧ-печах в кислородосодержащей среде при мощности СВЧ-поля от 200 до 2000 ВА в течение от 5 до 50 минут. Получаемые при этом поры имеют преимущественное распределение по размерам от 2 до 200 нм (фиг. 3) и благодаря использованию вращающихся СВЧ-печей расположены ортогонально оси углеродных волокон.

Полученное таким способом нанопористое углеродное микроволокно используется для создания радиопоглощающих материалов.

Экспериментально установлено, что использование волокон с меньшим диаметром, меньшей длиной и меньшими размерами пор приводит к повышенным технологическим трудностям при их изготовлении без ощутимой эффективности применения, а большие размеры, чем в указанном диапазоне, также не приводят к повышению эффективности использования.

Результаты экспериментальных исследований спектров поглощения нанопористых микроволокон представлены на фиг. 4. Из анализа графика следует, что предложенные нанопористые углеродные микроволокна эффективно поглощают радиоизлучение в широком диапазоне частот 0,05-4,0 ТГц, что подтверждает достижение требуемого технического результата, который заключается в повышении поглощающей способности по отношению к электромагнитным излучениям и расширении рабочего диапазона частот.

Нанопористое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов, отличающееся тем, что оно выполнено в виде нанопористых углеродных микроволокон, в которых количество аморфной фазы составляет не более 0,1%, причем длина волокон лежит в пределах от 10 до 200 мкм, а поры с преимущественным распределением по диаметрам от 2 до 200 нм расположены ортогонально оси нанопористых углеродных микроволокон.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для создания экранов и панелей, поглощающих электромагнитное излучение (далее ЭМИ) в широком СВЧ-диапазоне.

Изобретение относится к информационной безопасности. Технический результат заключается в обеспечении информационной безопасности при размещении оборудования сети в неэкранированных помещениях.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении надежности за счет обеспечения проверки правильности положения фиксатора.

Гермоввод предназначен для бесконтактной передачи электрической энергии от подводного кабеля к радиоэлектронному подводному аппарату, Гермоввод содержит разъемный магнитопровод, выполненный из двух половин, одна из которых вместе с первичной обмоткой размещена в гермоузле подводного кабеля, а другая вместе с вторичной обмоткой размещена в ответной части гермоввода - гермоузле подводного аппарата.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для испытания объектов на электромагнитную совместимость с одновременными электромагнитным и климатическим воздействиями на объект испытания.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для магнитного резонанса. Устройство содержит электрическое устройство или компонент, включающий печатную плату, и радиочастотный экран, выполненный с возможностью экранирования электрического устройства или компонента, причем радиочастотный экран включает в себя земляную шину печатной платы.

Изобретение относится к технике электрического печатного монтажа, в частности к конструкциям печатных плат для средств автоматики и вычислительной техники. Технический результат - повышение качества защиты печатных плат от воздействия ЭМП, обеспечение улучшения электромагнитной совместимости печатной платы с другими устройствами.

Изобретение относится к области силовых корпусов и более конкретно к вводам, выполненным в этих корпусах. Технический результат - предложение ввода, позволяющего минимизировать риски возникновения мультипакторных эффектов, и обеспечение возможности функционирования ввода при передаче сигналов повышенной мощности.

Изобретение относится к области радиоаппаратостроения и может использоваться при конструировании корпусов радиоэлектронной аппаратуры. Технический результат - упрощение конструкции вентиляционного блока за счет снижения трудоемкости изготовления вентиляционной панели при повышенной эффективности экранирования, а также упрощение способа изготовления вентиляционных пластин.

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.

Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям, в частности к полимерным радиопрозрачным композициям, предназначенным для устранения поверхностных дефектов радиопрозрачных обтекателей из ПКМ, и может быть использовано в изделиях ГА и других конструкциях из ПКМ.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для изготовления поглотителей электромагнитного излучения 5-миллиметрового диапазона (52-73 ГГц). Радиопоглощающий материал содержит полимерное связующее и наполнитель - углеродные нанотрубки, предварительно обработанные в смеси серной и азотной кислот, при следующем содержании компонентов, мас.%: полимерное связующее - 95-99,9; углеродные нанотрубки - 0,1-5.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к пирамидальным поглотителям электромагнитных волн. Заявленный способ предполагает механическое крепление пирамидальных контейнерных поглотителей к рабочим поверхностям безэховых камер и экранированных помещений.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для создания экранов и панелей, поглощающих электромагнитное излучение (далее ЭМИ) в широком СВЧ-диапазоне.

Изобретение относится к защитным устройствам летательного аппарата. Способ снижения радиолокационной заметности летательного аппарата заключается в размещении антенны головки самонаведения в герметичной полости радиопрозрачного обтекателя, заполнении полости плазмообразующей газовой смесью давлением 1-100 кПа и введении пучка электронов в плазмообразующую газовую смесь с образованием поглощающего плазменного объема.
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.
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.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к радиопоглощающим покрытиям (РПП), и может быть использовано в сверхширокополосных антенных системах. Сверхширокополосное радиопоглощающее покрытие выполнено в виде многослойного металлополимероматричного композиционного материала, слои которого имеют различную толщину: первый слой, состоящий из частиц чешуйчатой формы размером от 5 до 25 мкм, толщиной от 2,0 до 3,0 мм, второй слой из частиц чешуйчатой формы размером от 3 до 10 мкм толщиной от 1,0 до 1,5 мм, третий слой из частиц сфероидальной формы размером от 1 до 5 мкм толщиной от 0,5 до 1,0 мм, четвертый слой из частиц сфероидальной формы размером 1 до 5 мкм толщиной от 1,0 до 2,0 мм, пятый слой из частиц сфероидальной формы размером от 1 до 5 мкм толщиной от 3,0 до 3,5 мм. Технический результат - уменьшение изрезанности диаграмм направленности сверхширокополосных спиральных антенн, размещенных на металлической платформе до уровня 1 дБ, обеспечение работоспособности системы сверхширокополосных спиральных антенн в рамках технических требований. 1 ил.,1 табл.

Изобретение относится к материалам для поглощения электромагнитных волн и может быть использовано для получения нанопористых углеродных микроволокон, предназначенных для создания эффективных неотражающих радиопоглощающих материалов, работающих в диапазоне от 50 ГГц до 4 ТГц. Заявляемое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов выполнено в виде нанопористых углеродных микроволокон, в которых количество аморфной фазы составляет не более 0,1, причем длина волокон лежит в пределах от 10 до 200 мкм, а поры с преимущественным распределением по диаметрам от 2 до 200 нм расположены ортогонально оси нанопористых углеродных микроволокон. Требуемый технический результат заключается в повышении поглощающей способности по отношению к электромагнитному излучению и расширении диапазона частот. 4 ил.

Наверх