Способ формирования радиопоглощающего покрытия
Владельцы патента RU 2664875:
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (RU)
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации имени Маршала Советского Союза А.М. Василевского" Министерства обороны Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к технологии изготовления и применения композиционных материалов, состав и структура которых обеспечивает эффективное поглощение электромагнитной энергии в определенном диапазоне длин радиоволн. Описанный способ формирования радиопоглощающего покрытия включает последовательную загрузку в смеситель полимерного связующего и магнитного наполнителя – порошкообразного феррита или железа, их перемешивание вращающимся приспособлением. В качестве магнитного наполнителя используют смесь порошкообразного феррита или железа и гранул феррита, имеющих оскольчатую форму. Состав покрытия включает, мас.%: полимерное связующее 40-60, порошкообразный феррит или железо 20-30, оскольчатые гранулы феррита 20-30. Для получения высокого уровня поглощения электромагнитной энергии в сантиметровом диапазоне длин волн достаточно одного-двух слоев такого покрытия при общей толщине покрытия не более 1 мм. Технический результат - повышение эффективности радиопоглощающего покрытия при минимизации толщины, количества слоев и сложности реализации способа формирования покрытия. 1 ил.
Изобретение относится к технологии изготовления и применения композиционных материалов, состав и структура которых обеспечивает эффективное поглощение электромагнитной энергии в определенном диапазоне длин радиоволн.
Известно [1] «Радиопоглощающее покрытие» по патенту РФ на изобретение №2370866, включающее основу по меньшей мере из двух слоев переплетенных рядов нитей, скрепленных радиопрозрачным материалом, с нанесенной на каждый слой вакуумным распылением пленкой из гидрогенизированного углерода с вкрапленными в него частицами ферромагнитного материала, при этом направление переплетенных рядов нитей одного слоя тканого материала составляет с направлением переплетенных рядов нитей смежного слоя угол 60…120°, а содержание частиц ферромагнитного материала составляет от 5 мас.% в пленке, нанесенной на наружный слой переплетенных рядов нитей, до 85 мас.% в пленке, нанесенной на слой переплетенных рядов нитей, прилегающий к защищаемой поверхности.
Недостатком известного радиопоглощающего покрытия [1] является низкая однородность в каждом отдельном слое радиопоглощающего покрытия, вызванная сложностью равномерного распределения частиц ферромагнитного материала в пленке из гидрогенизированного углерода, полученной вакуумным распылением.
Известен радиопоглощающий материал [2], предназначенный для экранирования электромагнитного излучения при создании средств радиоэлектронной аппаратуры. Заявлен технический результат повышения радиопоглощающих свойств материала как электрической, так и магнитной составляющей электромагнитного излучения радиоволнового диапазона. Повышение радиопоглощающих свойств материала достигается за счет ввода в полимерный диэлектрический материал, содержащий микрогранулы, матрицы которых являются прозрачными для излучения радиоволнового диапазона, веществ, поглощающих электрическую и магнитную составляющие радиоволнового излучения, в составе микрогранул, при этом каждый вид микрогранул содержит только одно радиопоглощающее вещество, выбранное из группы, содержащей феррит, медь, фуллерен, равномерно распределенное во всем объеме материала в форме нанокластеров.
Недостатком известного материала [2] является высокая сложность и стоимость изготовления, а также недостаточная механическая прочность.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению является «Радиопоглощающий материал и способ его приготовления» [3] по патенту РФ на изобретение №2107705.
Радиопоглощающий материал содержит полимерное связующее на основе латекса и магнитный наполнитель - порошкообразный феррит или железо, при этом в качестве полимерного связующего на основе латекса использован синтетический клей «Элатон» при следующем соотношении компонентов: синтетический клей «Элатон» - 80…20 мас.%, порошкообразный феррит или железо - 20…80 мас.%. Способ приготовления радиопоглощающего материала включает последовательную загрузку в смеситель полимерного связующего на основе латекса и магнитного наполнителя - порошкообразного феррита или железа, их перемешивание вращающимся приспособлением, при этом в качестве полимерного связующего на основе латекса использован синтетический клей «Элатон» при следующем соотношении компонентов: синтетический клей «Элатон» - 80…20 мас.%, порошкообразный феррит или железо - 20…80 мас.%, перемешивание компонентов осуществляют в течение 7…15 мин, при этом перемешивающее приспособление поочередно вращают в противоположных направлениях в течение 50…60 с.
Недостатком прототипа [3] является низкое поглощение в тонких слоях, необходимость нанесения большой толщины покрытия для получения высокого поглощения в диапазоне длин волн более 2 мм. В частности, для длины волны 3 см толщина покрытия должна быть не менее 1 мм.
Технический результат предлагаемого изобретения - повышение эффективности радиопоглощающего покрытия при минимизации толщины, количества слоев и сложности реализации.
Высокое поглощение в сочетании с низкой толщиной покрытия является важным при применении покрытий в объектах, где массогабаритные характеристики являются первостепенными. В частности, к таким объектам относятся летательные аппараты, микроэлектронные СВЧ-устройства.
Технический результат достигается тем, что в известном способе приготовления поглощающего материала, включающем последовательную загрузку в смеситель полимерного связующего и магнитного наполнителя, их перемешивание вращающимся приспособлением, в качестве магнитного наполнителя используют смесь порошкообразного феррита или железа и гранул феррита, имеющих оскольчатую форму, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
полимерное связующие - 60-40;
порошкообразный феррит или железо - 20-30;
оскольчатые гранулы феррита - 20-30.
Перемешивание компонентов осуществляют в течение определенного времени, зависящего от густоты используемого полимерного связующего, при этом перемешивающее приспособление поочередно вращают в противоположных направлениях.
Оскольчатые гранулы феррита получают путем механического дробления цельных кусков феррита. Средний размер гранул в длину составляет 100…300 мкм, в ширину 50…100 мкм.
Полученную жидкую смесь наносят на защищаемую поверхность 1 на фиг. 1 в один-два слоя и послойно просушивают. Полученное радиопоглощающие покрытие, в отличие от однородных радиопоглощающих покрытий, будет иметь повышенный уровень поглощения электромагнитных волн за счет возникновения внутренних переотражений от осколчатых гранул феррита - 2 и, соответственно, увеличения пути прохождения электромагнитной энергии в поглощающей среде - 3. (на фиг. 1 путь прохождения волны через предлагаемое покрытие - l1 и покрытие имеющее однородную структуру - l2, различны, при этом очевидным является то, что для большинства практических случаев l1>l2). При необходимости внешнюю поверхность после сушки грунтуют и(или) покрывают защитным лакокрасочным покрытием - 4.
Пример. В качестве полимерного связующего применяли клей «Titan Wild», разведенный для более лучшего смешивания с растворителем (в предлагаемом способе химический состав полимерного связующего не играет принципиального значения, так как не оказывает существенного воздействия на степень поглощения электромагнитного излучения). В качестве порошкового наполнителя использовали карбонильное железо марки Р-10. Оскольчатые гранулы ферритового наполнителя (состава 96,0% феррит-граната Y3Fe5O12 + 4,0% оксида железа Fe2O3) были получены путем натирания цельного куска феррита на наждаке марки ЭТ-500 (дробление феррита возможно и другими доступными способами). В составе смеси использовали 40 мас.% полимерного связующего на основе клея «Titan Wild», 30 мас.% карбонильного железа и 30 мас.% оскольчатых гранул феррита.
После перемешивания полученный состав был нанесен на металлическую поверхность размером 200×200 мм с толщиной радиопоглощающего слоя 0,5 мм и высушен при температуре 25°С.
Для сравнения был приготовлен второй состав, состоящий из 40 мас.% клея «Titan Wild» и 60 мас.% карбонильного железа, который аналогичным образом был нанесен на другую металлическую поверхность такого же размера.
Проверка эффективности радиопоглощающего покрытия проводилась путем облучения тестируемого образца и контрольного образца покрытия, выполненного по известной технологии, рупорным облучателем, на который подавались электромагнитные колебания длиной волны в диапазоне от 2,9 см до 5,3 см с СВЧ генератора (Г4-83, Г4-82, Г4-81). Потеряв часть энергии, поглощенной материалом, радиосигнал отражался и принимался приемной рупорной антенной и поступал на детектор, где вырабатывался сигнал, пропорциональный мощности принятого СВЧ сигнала. Сравнение мощности отраженных сигналов от тестируемого и контрольного образцов показало, что эффективность полученного предлагаемым способом радиопоглощающего покрытия в среднем на 16-19% выше, чем у покрытия, приготовленного по известной технологии (во всем исследуемом дипазоне длин волн). В примере измерения проводились в 10-ти точках поверхности контролируемого слоя композиции и определялась дисперсия поглощенной мощности, которая составила не более 2,5%, что свидетельствовало о высокой степени однородности композиции.
Способ формирования радиопоглощающего покрытия, включающий последовательную загрузку в смеситель полимерного связующего и магнитного наполнителя - порошкообразного феррита или железа, их перемешивание вращающимся приспособлением, отличающийся тем, что в качестве магнитного наполнителя используется смесь порошкообразного феррита или железа и гранул феррита, имеющих оскольчатую форму, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| полимерное связующее | 40-60 |
| порошкообразный феррит или железо | 20-30 |
| оскольчатые гранулы феррита | 20-30 |
