Нанопористое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов



Нанопористое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов
Нанопористое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов
Нанопористое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов
Нанопористое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов

 


Владельцы патента RU 2570794:

Пономарев Андрей Николаевич (RU)

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.
Наверх