Композиционный радиопоглощающий материал и способ его изготовления




Владельцы патента RU 2644399:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" (ФГУП "ЦНИИ КМ "Прометей") (RU)

Изобретение относится к средствам для защиты от электромагнитных полей: электротехнических и электронных. Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения, состоящий из полимерной основы с распределенными в ней частицами сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B, представляющий собой многослойную конструкцию, каждый слой которой выполнен из указанного состава, а содержание частиц сплава в каждом слое составляет 70-90 мас. % и ограничено определенным диапазоном размеров частиц из непрерывного ряда 1-200 мкм с увеличением размерности частиц в каждом последующем слое, в качестве первого слоя используется аморфная лента сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B. Способ изготовления композиционного материала, включающий наложение радиопоглощающих слоев, начиная с самого толстого слоя по мере уменьшения толщины слоев, первый слой укладывается из экранирующей аморфной ленты сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B, а последующие слои накладываются исходя из толщины каждого последующего слоя, рассчитываемой по формуле: , при этом заключительный (внешний) слой выполняется из связующего - диэлектрика без наполнителя. 2 н. и 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способам получения композиционных материалов на основе магнитомягких порошков для эффективного поглощения электромагнитных волн в диапазоне частот от 10 МГц до 10 ГГц. Изобретение может быть использовано в различных областях электронной техники, в частности для улучшения электромагнитной совместимости приборов, для защиты биологических объектов от электромагнитного излучения, для улучшения диаграмм направленности антенн.

В настоящее время интенсивно разрабатываются материалы, поглощающие электромагнитное излучение включенными в их состав мелкодисперсными проводящими частицами. Все способы изготовления радиопоглощающих композитов с металлическими и неметаллическими наполнителями включают в себя стадии смешивания связующего (чаще всего, полимерного) с наполнителем, ориентацию наполнителя в связующем (при необходимости) и отверждение композита. Таким образом, необходимо разработать способ производства, позволяющий сократить производственный цикл и заранее предсказать толщину многослойного покрытия. Также немаловажным фактором при изготовлении являются массогабаритные характеристики композита. На данный момент имеется ряд патентов, связанных с получением радиопоглощающих материалов

Известно антирадарное покрытие (патент US №4173018), получаемое из смеси сферических намагниченных частиц размером 0,5-20 мкм в виде порошкообразного железа или покрытых намагниченным материалом стеклянных шариков и диэлектрического связующего, причем намагниченные частицы составляют приблизительно 80% веса смеси, а в качестве связующего использована термостойкая силиконовая композиция. Этот радиопоглощающий материал обеспечивает ослабление энергии ЭМВ на 12-20 дБ в диапазоне 2-10 ГГц при толщине покрытия приблизительно 1 мм (0,040 дюйма). Недостатком данного РПП является узкий диапазон рабочих частот.

Известен радиопоглощающий материал (патент RU №2167840), состоящий из смеси 0,30-0,45 или 0,55-0,75 мольных долей титаната стронция и 0,70-0,55 или 0,45-0,25 мольных долей соответственно соединений с общей формулой BiMO3, где М выбран из группы элементов, включающей хром, марганец, железо. К недостатку известного материала следует отнести его значительную толщину, необходимую для эффективного поглощения радиоволн.

Известен поглотитель электромагнитного излучения (TW №285528), основу которого составляет поперечно-сшитый силиконовый гель, в котором диспергированы замедлитель и поглотитель электромагнитного излучения, введенный в количестве 200-800 мас. ч. на 100 мас. ч. силиконового геля. Для эффективного поглощения электромагнитного излучения требуется большая масса известного поглотителя, что ограничивает область его применения.

Известно радиопоглощающее покрытие (патент ЕР №1912487), включающее матрицу в виде тонкого листа из органического полимера или неорганического материала, в которой диспергированы ультратонкие углеродные частицы в количестве 0,01-20,0 мас. % от общей массы покрытия, а также содержится наполнитель, выбранный из группы, содержащей металлические частицы, карбонат магния, углеродную сажу, углеродные волокна, стеклянные волокна или их смеси. Известный радиопоглощающий материал имеет неоднородные свойства из-за трудности равномерного введения ингредиентов в основу.

Основной целью создания новых поглотителей электромагнитного излучения является расширение частотного диапазона и повышение эффективности радиопоглощения при одновременном уменьшении толщины и веса всего материала и расширение диапазона возможных применений радиопоглощающего покрытия. В связи с этим необходимо разработать экономически и технологически целесообразный способ изготовления многослойных композиционных материалов.

В патенте РФ 2369947 описан материал для поглощения электромагнитных волн (ЭМВ), который может быть использован для уменьшения изрезанности или улучшения формы диаграмм направленности (ДН) антенн в антенных устройствах, состоящих из одной или нескольких антенн, размещенных в непосредственной близости с металлической или диэлектрической поверхностью сложной геометрической формы, а также для снижения радиолокационной видимости антенной системы, например, самолетного применения. Сущность изобретения заключается в том, что в составе на основе диэлектрика, состоящего из карбонильного железа и полимерного связующего, в качестве полимерного связующего использован эпоксидный эластомер с отвердителем при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: эпоксидный эластомер - 100, отвердитель - 8, карбонильное железо - 200-600. Данное радиопоглощающее покрытие обладает высокой адгезионной и механической прочностью и удобно для нанесения непосредственно на изделие. При этом радиопоглощающее покрытие является однослойным, а его толщина определяется из условия минимальной изрезанности диаграммы направленности антенны и в требуемом диапазоне частот и поляризаций составляет 0,18 λ, ср.

Также известен поглотитель ЭМВ (патент РФ №2155420) для работы в диапазоне сверхвысоких частот. Материал может быть использован для уменьшения радиолокационной видимости объектов различного назначения и конфигураций. Радиопоглощающий материал, который используется в этом радиопоглощающем покрытии, включает в себя в качестве полимерного связующего синтетический клей «Элатон» на основе латекса и в качестве магнитного наполнителя - порошкообразный феррит или карбонильное железо при соотношении компонентов, мас. %: синтетический клей «Элатон» на основе латекса 80-20, порошкообразный феррит или карбонильное железо 20-80. Способ получения радиопоглощающего покрытия и управления его свойствами включает нанесение на металлическую подложку первых трех-четырех слоев указанного радиопоглощающего материала с определенным соотношением ингредиентов, измерение величины коэффициента поглощения полученного радиопоглощающего покрытия, сравнение ее с расчетной величиной для данного количества слоев радиопоглощающего материала с данным соотношением ингредиентов. Если величина измеренного коэффициента поглощения превышает расчетную, то удаляют часть верхнего слоя радиопоглощающего материала до получения величины требуемого коэффициента поглощения, а если меньше расчетной, то приготавливают порцию радиопоглощающего материала с соотношением ингредиентов, обеспечивающим при нанесении требуемую величину коэффициента поглощения. Операцию повторяют, нанося такое количество слоев радиопоглощающего материала, которое обеспечивает получение заданного коэффициента поглощения всего радиопоглощающего покрытия в целом. Недостатком такого способа является необходимость контролировать коэффициент поглощения в процессе изготовления композита.

Согласно изобретению RU 2155420 толщину каждого слоя диэлектрика необходимо увеличивать от слоя к слою пропорционально длине волны согласования поглощаемого поддиапазона частот в соответствии с соотношением

где λn - центральная длина волны согласования поглощаемого поддиапазона частот; n=1, 2, …, N - порядковый номер слоя диэлектрика и поглощаемого поддиапазона частот; ε - диэлектрическая проницаемость диэлектрика. Однако данная формула учитывает исключительно свойства диэлектрика и не учитывает возможный магнитный наполнитель в композите.

Целью разрабатываемого изобретения является создание защитного радиопоглощающего покрытия с прогнозируемой толщиной слоя на основе частиц сплава Fe-Cu-Nb-Si-B и полимерного связующего и способа изготовления этого покрытия.

За прототип разрабатываемого способа изготовления предлагается взять патент РФ 2529494. Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения состоит из полимерной основы с распределенными в ней частицами сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-В, отличается тем, что он представляет собой многослойную конструкцию, каждый слой которой выполнен из указанного состава, а содержание частиц сплава в каждом слое составляет 70-90 мас. % и ограничено определенным диапазоном размеров частиц из непрерывного ряда 1-200 мкм с увеличением размерности частиц в каждом последующем слое. Материал обладает широким рабочим диапазоном частот от 100 МГц до 10 ГГц с сохранением низких значений коэффициента отражения и высоких значений магнитной проницаемости. Однако данное защитное покрытие имеет значительную толщину, что ограничивает области применения.

По сравнению с прототипом композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения, состоящий из полимерной основы с распределенными в ней частицами сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B, представляющий собой многослойную конструкцию, каждый слой которой выполнен из указанного состава, а содержание частиц сплава в каждом слое составляет 70-90 мас. % и ограничено определенным диапазоном размеров частиц из непрерывного ряда 1-200 мкм с увеличением размерности частиц в каждом последующем слое, отличается тем, что в качестве первого слоя используется аморфная лента сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B, являющаяся эффективным экраном и позволяющая реализовать эффект интерференции падающей и отраженной волн.

Другой отличительной особенностью является внешний слой, выполненный в виде диэлектрика без наполнителя, что позволяет уменьшить отражение от композиционного материала вследствие наличия плавного градиента волнового сопротивления от слоя к слою.

По сравнению с аналогами способ изготовления композиционного материала, заключающийся в том, что наложение радиопоглощающих слоев происходит, начиная с самого толстого слоя по мере уменьшения толщины слоев рассчитываемой по формуле: , заканчивая внешним слоем из связующего - диэлектрика без наполнителя, при этом первый слой укладывается из экранирующей аморфной ленты сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B.

Технический эффект от предлагаемого способа достигается за счет создания многослойного широкополосного радиопоглощающего композиционного материала на основе порошкового наполнителя различных фракций с оптимизированной толщиной каждого слоя, а также уменьшения отражения за счет наличия внешнего слоя диэлектрика.

Технико-экономический эффект от предлагаемого способа получения порошка заключается в использовании практически безотходной технологии дезинтеграторной обработки (за счет возможности повторного использования порошка для размола до нужного размера фракции), а также в уменьшении массогабаритных характеристик многослойного композита за счет уменьшения толщины каждого слоя. Экономический эффект заключается в использовании для производства порошка сырья (аморфной ленты сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B) российского производства.

1. Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения, состоящий из полимерной основы с распределенными в ней частицами сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B, представляющий собой многослойную конструкцию, каждый слой которой выполнен из указанного состава, а содержание частиц сплава в каждом слое составляет 70-90 мас. % и ограничено определенным диапазоном размеров частиц из непрерывного ряда 1-200 мкм с увеличением размерности частиц в каждом последующем слое, отличающийся тем, что в качестве первого слоя используется аморфная лента сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B, являющаяся эффективным экраном и позволяющая реализовать эффект интерференции падающей и отраженной волн.

2. Композиционный материал по п. 1, отличающийся тем, что внешний слой выполнен в виде диэлектрика без наполнителя, что позволяет уменьшить отражение от композиционного материала вследствие наличия плавного градиента волнового сопротивления от слоя к слою.

3. Способ изготовления композиционного материала по пп. 1-2, заключающийся в том, что наложение радиопоглощающих слоев происходит, начиная с самого толстого слоя по мере уменьшения толщины слоев, рассчитываемой по формуле: , заканчивая внешним слоем из связующего - диэлектрика без наполнителя, при этом первый слой укладывается из экранирующей аморфной ленты сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике. Частотный преобразователь имеет корпус, в котором расположены электрические и электронные конструктивные элементы (5, 6, 7, 22), и который выполнен, по меньшей мере, частично в виде клетки Фарадея.

Изобретение относится к системам управления транспортным средством. Структура экранирования электромагнитных волн консоли, установленной в пассажирском салоне транспортного средства.

Изобретение относится к области схем связи, в частности к схемному устройству для экранирования электромагнитных излучений и электронному устройству. Технический результат - формирование клетки Фарадея при объединении проводящего корпуса, проводящего клейкого слоя и заземленной рамки на печатной плате для экранирования электромагнитного излучения, чтобы устранить или уменьшить влияние электромагнитного излучения на элемент схемы, не увеличивая вес и размер изделия дополнительным экранирующим проводящим покрытием.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в защите электронных блоков от неблагоприятных условий окружающей среды.

Изобретение относится к устройству для снижения опасности электромагнитных излучений, и предназначено для использования в качестве средства защиты от электромагнитного излучения на производственных и коммунально-бытовых объектах, и может быть использовано в широком диапазоне частот, в том числе для защиты от влияния электрических и магнитных полей промышленной частоты и радиочастотного диапазона.

Изобретение относится к области компьютерной безопасности. Технический результат заключается в повышении эффективности защиты компьютера от несанкционированных действий.

Изобретение относится к автотранспортным средствам с повышенной помехозащищенностью бортового электрооборудования. Автотранспортное средство включает в себя шасси, кузов, содержащий моторный и пассажирский отсеки, объекты бортового электрооборудования, расположенные в кузове, а также радиатор системы охлаждения и расположенную в моторном отсеке энергетическую установку.

Компоновочный узел гнезда для наушников включает в себя: гнездо для наушников, устройство электромагнитного экрана и соединитель. Гнездо для наушников электрически соединено с монтажной платой в электронном оборудовании.

Изобретение относится к области приборостроения. Радиационно-защитное покрытие содержит переходный металл шестого периода Периодической системы химических элементов, постпереходный металл шестого периода Периодической системы химических элементов и/или лантаноид и поглощающее вещество, содержащее химический элемент с атомным номером меньшим, чем у упомянутых химических элементов.

Изобретение относится к экранам для защиты печатных плат от электромагнитных помех. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств.

Изобретение относится к электротехнике, к системе обеспечения транспортных средств энергией посредством магнитной индукции. Технический результат состоит в использовании намагничиваемого материала для экранирования части окружающей среды.

Изобретение относится к радиоэлектронной технике, в частности к получению полимерных композиций, предназначенных для поглощения высокочастотной энергии в СВЧ-устройствах.

Изобретение относится к радиотехнике, а более конкретно к материалам для поглощения электромагнитных волн, и может найти применение для повышения скрытности и уменьшения вероятности обнаружения радиолокаторами объектов морской, наземной, авиационной и космической техники, а также обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных и радиотехнических приборов и устройств.

Изобретение относится к радиотехнике, а более конкретно к материалам для поглощения электромагнитных волн, и может найти применение для повышения скрытности и уменьшения вероятности обнаружения радиолокаторами объектов морской, наземной, авиационной и космической техники, а также обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных и радиотехнических приборов и устройств.

Изобретение относится к поглотителям электромагнитных волн (ЭМВ) в диапазоне сверхвысоких частот. Техническим результатом является электрическое управление величиной поглощения ЭМВ независимо на различных участках защищаемой поверхности объектов; управление диаграммой направленности и поляризацией отраженных ЭМВ; модуляция и фрагментация отраженных сигналов.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к радиопоглощающим покрытиям (РПП) электромагнитных волн (ЭМВ), и может быть использовано в сверхширокополосных антенных системах.

Изобретение относится к получению нанокристаллического магнитомягкого порошкового материала для изготовления широкополосного радиопоглощающего композита. Способ включает измельчение аморфной ленты из магнитомягкого сплава на молотковой дробилке до частиц 3-5 мм и затем измельчение в высокоскоростном дезинтеграторе.

Изобретение относится к области создания конструкционных радиопоглощающих материалов, которые используются для изготовления корпусных конструкций объектов техники двойного назначения.

Изобретение относится к летательным аппаратам. В воздушном канале (1) воздухозаборника самолета установлена противорадиолокационная решетка (6) под углом γ, составляющим от 30 до 90° относительно продольной оси канала.

Изобретение относится к технике защиты объектов от обнаружения с помощью радиолокационного излучения. Особенностью заявленного способа снижения радиолокационной заметности объекта является то, что плазменное образование создают с помощью высоковольтного коронного лавинно-стримерного импульсного разряда и осуществляют синхронизацию зондирующих импульсов РЛС и импульсов разряда путем приема зондирующих импульсов РЛС и изменения времени начала генерирования и периода следования импульсов разряда до момента совпадения во времени импульсов РЛС и импульсов разряда.

Использование: для создания композиционных материалов на основе аморфных и нанокристаллических сплавов. Сущность изобретения заключается в том, что ленты укладывают между двух полимерных диэлектрических пленок, разогретых до температуры, достаточной для двухстороннего склеивания полимерной диэлектрической пленки с металлической лентой и подвергают совместному формованию, металлическую ленту подвергают предварительной термической обработке при температурах 300-380°С в течение 5-90 мин с целью создания состояния с положительной магнитострикцией насыщения за счет образования нанокристаллической структуры, при этом во время формования к ленте прикладывают растягивающее напряжение 1-100 МПа, а непосредственно после формования металлополимерный материал охлаждают от температуры формования до температуры на 10-20°С ниже комнатной, выдерживают 10-60 минут и после выдержки одновременно снимается внешнее растягивающее напряжение, приложенное к ленте, и производится нагрев материала до комнатной температуры.

Изобретение относится к средствам для защиты от электромагнитных полей: электротехнических и электронных. Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения, состоящий из полимерной основы с распределенными в ней частицами сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B, представляющий собой многослойную конструкцию, каждый слой которой выполнен из указанного состава, а содержание частиц сплава в каждом слое составляет 70-90 мас. и ограничено определенным диапазоном размеров частиц из непрерывного ряда 1-200 мкм с увеличением размерности частиц в каждом последующем слое, в качестве первого слоя используется аморфная лента сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B. Способ изготовления композиционного материала, включающий наложение радиопоглощающих слоев, начиная с самого толстого слоя по мере уменьшения толщины слоев, первый слой укладывается из экранирующей аморфной ленты сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B, а последующие слои накладываются исходя из толщины каждого последующего слоя, рассчитываемой по формуле:, при этом заключительный слой выполняется из связующего - диэлектрика без наполнителя. 2 н. и 1 з.п. ф-лы.

Наверх