DE202022100930U1 - Eine Zusammensetzung zur Herstellung von gestapelten Schichten aus Metalloxid-Polymer-Verbundwerkstoffen und zur Bewertung der Wirksamkeit der elektromagnetischen Abschirmung - Google Patents

Abstract

Zusammensetzung zur Herstellung einer gestapelten Schicht aus einem Metalloxid-Polymer-Verbundstoff, wobei die Zusammensetzung Folgendes umfasst:
0.2-0.9 g des Polymers gleichmäßig in Dichlormethan aufgelöst, um eine Polymerlösung herzustellen;
eine variierende Konzentration von Kaliumchromat (K₂CrO₄), das in den Polymerlösungen getrennt bei Raumtemperatur für einen bestimmten Zeitraum gründlich dispergiert wird, um homogene Lösungen zu erhalten; und
eine Vielzahl von Schichten der Nano-Verbundpolymerfilme, die aufeinander gestapelt sind, wobei zwischen jedem Paar der Vielzahl von Schichten eine Isolierschicht haftet.

Description

• BEREICH DER ERFINDUNG
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gebiet der elektromagnetischen Interferenz. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Herstellung einer gestapelten Schichtverbundstruktur aus K₂CrO₄-dotierten PMMA-Filmen und die Bewertung der Wirksamkeit der elektromagnetischen Abschirmung.
• HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Wenn die von einem Gerät ausgestrahlte EM-Welle die übliche Funktionsweise eines anderen Geräts stört und dadurch Störungen verursacht, wird das Problem als elektromagnetische Interferenz bezeichnet. Die leichte Zugänglichkeit elektronischer Geräte ermöglicht eine rasche Aufblähung des elektromagnetischen Lärms in der Atmosphäre. Der menschliche Körper wird beeinträchtigt, wenn er einer solchen Atmosphäre ausgesetzt ist. Die EM-Strahlung wird übertragen und die meisten Strahlen werden vom Körper absorbiert, was zu Beschwerden wie Hautausschlägen, Muskelkater und manchmal auch zu Unfruchtbarkeit führt. Abgesehen davon, dass sie das ordnungsgemäße Funktionieren elektronischer Geräte stört, kann sie sogar zu Einnahme-, Energie- und Zeitverlusten oder sogar zum Verlust wertvollen menschlichen Lebens führen und stellt somit eine besondere Form der Umweltverschmutzung dar. Die Abschirmwirkung (SE) ist das Maß für die Fähigkeit eines Materials, elektromagnetische Wellen (EM) zu dämpfen, und ist definiert als das Verhältnis der EM-Feldstärke in Abwesenheit und in Anwesenheit des Abschirmungsmaterials.
• Einem Forscher zufolge bieten expandierte Kupfer- oder Aluminiumlegierungen mit hoher elektrischer Leitfähigkeit (107 S/m) eine ausgezeichnete Abschirmung von etwa 100 dB infolge von Reflexionen. Ihre Leistung nimmt jedoch mit zunehmender Größe der Öffnung und über 1 GHz ab, und sie sind außerdem sehr anfällig für Oxidation. Bei der Abschirmung aufgrund von Mehrfachreflexionen treten diese Reflexionen an der Grenze zwischen den Abschirmungen auf. Wenn die Absorption größer als 15 dB ist, können Mehrfachreflexionen vernachlässigt werden.
• Bei hohen Frequenzen nimmt die Leistung herkömmlicher leitfähiger Materialien ab, so dass EMI-absorbierende Materialien verwendet werden, um die EMI zu dämpfen. Bei der Abschirmung aufgrund des Absorptionsmechanismus bewirken die elektrischen oder magnetischen Dipole eine Abschirmung. Es gibt zwei Arten von EMI-absorbierenden Materialien: (i) Freiraum-Absorber: Diese absorbieren bei einer bestimmten oder einem engen Frequenzbereich; (ii) Hohlraum-Absorber: Diese haben eine hohe Permittivität und Permeabilität. Die Fähigkeit des Absorbermaterials hängt von den Werten seiner Leitfähigkeit, seines Dielektrizitätsverlustes und seines magnetischen Verlustes ab. Die Metallpartikel können als Absorberschild für Verbundwerkstoffe verwendet werden. Diese Partikel können homogen mit einem Polymer dispergiert und als Farbe verwendet werden oder auf Fasern aufgebracht werden, die in einen Verbundstoff eingebettet sind. Die in der Industrie üblichen Methoden zur Abschirmung von elektromagnetischen Störungen sind (i) Metallgitter, (ii) elektrolytlose Beschichtung von Metall, (iii) Vakuummetallisierung oder die Verwendung von (iv) leitfähigen Farben. Die elektrische Leitfähigkeit von Polymermaterialien ist für die Abschirmung von EM-Interferenzen recht gering, aber das Einfügen von Metallfüllstoffen oder Kohlenstofffasern bietet eine wirksame Abschirmung.
• RU2009116935A offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtmaterials, das aus mindestens zwei Monolagen von Polymerbändern gebildet wird, wobei die Polymerbänder eine Zugfestigkeit von mindestens 200 MPa aufweisen und darüber hinaus die Polymerbänder eine Schalen-/Kernstruktur aufweisen und das Mantelmaterial zu einem späteren Zeitpunkt auf das Kernmaterial aufgebracht wird, wobei eine Messervorrichtung, Sprühen, Pulverbeschichtung oder das Durchführen des Bandes durch eine Polymerlösung, Dispersion usw. verwendet wird, wobei das angegebene Verfahren die Schritte umfasst: Bilden der ersten Monolage von Polymerbändern durch Vorspannen der Polymerbänder und anschließendes paralleles Legen der Polymerbänder unter Spannung in einer Richtung, Bilden mindestens einer zweiten Monolage auf der ersten Monolage in der gleichen Weise, wie die erste Monolage gebildet wurde, und dabei mindestens zwei Monolagen von Polymerbändern so aufeinander zu legen, dass die Richtung der Polymerbänder in jeder Monolage gleich ist und dass die Polymerbänder jeder Monolage gegenüber den Bändern der benachbarten, über oder unter dieser Monolage liegenden Monolage versetzt sind, und! Verdichtung der auf diese Weise verlegten Monolagen von Polymerbändern, um ein geschichtetes Material zu erhalten. Das Kernmaterial wird durch Gelformung, Schmelzformung, Festkörperextrusion (SSE), Planung eines festen Materials und oder durch längs- oder quergeschnittene Polymerfolie gewonnen. Verfahren zur Gewinnung eines geschichteten Materials, das aus mindestens zwei Monolagen von Polymerbändern gebildet wird, wobei die Polymerbänder eine Zugfestigkeit aufweisen.
• Die oben genannten konventionellen Methoden weisen bestimmte Einschränkungen auf, wie z. B. die nachlassende Leistung konventioneller leitfähiger Materialien bei hohen Frequenzen, die geringe elektrische Leitfähigkeit von Polymermaterialien zur Abschirmung von EM-Interferenzen und die nachlassende Abschirmwirkung im Frequenzbereich von 10 MHz bis 1.5 GHz.
• Daher besteht die Notwendigkeit, mehrere Schichten von Metalloxid-Polymer-Verbundwerkstoffen zu stapeln, die im Vergleich zu in Masse hergestellten Verbundwerkstoffen eine erhöhte Abschirmwirkung im Frequenzbereich 8.0-12.0 GHz aufweisen.
• Der technische Fortschritt, der durch die vorliegende Erfindung offenbart wird, überwindet die Einschränkungen und Nachteile bestehender und konventioneller Systeme und Methoden.
• ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein System zur Herstellung von gestapelten Schichtverbundstrukturen aus K₂CrO₄dotierten PMMA-Filmen.
• Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung eines Schichtverbundes aus K₂CrO₄-dotierten PMMA-Filmen.
• Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Abschirmwirkung im Frequenzbereich von 8.0-12.0 GHz im Vergleich zu in Masse hergestellten Verbundwerkstoffen zu erhöhen.
• Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Wirksamkeit der elektromagnetischen Abschirmung zu bewerten.
• In einer Ausführungsform umfasst eine Zusammensetzung zur Herstellung von gestapelten Schichten aus Metalloxid-Polymer-Verbundstoff:0.2-0.9 g des Polymers, das gleichmäßig in Dichlormethan gelöst ist, um eine Polymerlösung herzustellen;eine variierende Konzentration von Kaliumchromat (K2CrO4), das in den Polymerlösungen getrennt bei Raumtemperatur für ein definiertes Intervall gründlich dispergiert wird, um homogene Lösungen zu erhalten; und eine Vielzahl von Schichten der Nano-Verbundstoff-Polymerfilme, die aufeinander gestapelt sind, wobei zwischen jedem Paar der Vielzahl von Schichten eine Isolierschicht angeklebt ist.
• In einer Ausführungsform ist das Polymer Poly(methylmethacrylat) (PMMA).
• In einer Ausführungsform werden die homogenen Lösungen gekühlt und in Petrischalen mit flachem Boden gegossen, die über Quecksilber schwimmen.
• In einer Ausführungsform werden getrocknete Proben aus der Verdampfung gewonnen und abgeschält, um transparente gelbe, flexible Nanokomposit-Polymerfilme mit einer Dicke von etwa 100 µm zu erhalten.
• In einer Ausführungsform wird das Polymer PMMA mit Hilfe eines Sonicators gleichmäßig in Dichlormethan aufgelöst.
• Um die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung weiter zu verdeutlichen, wird eine genauere Beschreibung der Erfindung durch Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen, die in den beigefügten Figuren dargestellt sind, gegeben. Es versteht sich, dass diese Figuren nur typische Ausführungsformen der Erfindung darstellen und daher nicht als Einschränkung ihres Umfangs zu betrachten sind. Die Erfindung wird mit zusätzlicher Spezifität und Detail mit den begleitenden Figuren beschrieben und erläutert werden.
• Figurenliste
• Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Figuren gelesen wird, in denen gleiche Zeichen gleiche Teile in den Figuren darstellen, wobei:
• 1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung (100) zur Speicherung der Zusammensetzung für die Herstellung einer gestapelten Schicht aus Metalloxid-Polymer-Verbundstoff zeigt,
• 2 ein Blockdiagramm eines Herstellungsmoduls zur Darstellung der Herstellung eines K₂CrO₄-dotierten PMMA-Kompositmaterials (150) zeigt,
• 3 eine grafische Darstellung der Auswirkungen des K2CrO4-Gehalts auf SER, SEA und SET für K₂CrO₄-dotierte PMMA-Verbundfolien bei 12 GHz zeigt, und
• 4 eine grafische Darstellung des Vergleichs von SER, SEA und SET für (a) die Masseprobe PKCB1 und (b) den Verbundwerkstoff mit gestapeltem Film (KCF6) im Bereich von 8-12 GHz zeigt.
• Ferner wird der Fachmann verstehen, dass die Elemente in den Figuren der Einfachheit halber dargestellt sind und nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet wurden. Die Flussdiagramme veranschaulichen beispielsweise das Verfahren anhand der wichtigsten beteiligten Schritte, um das Verständnis der Aspekte der vorliegenden Offenbarung zu verbessern. Darüber hinaus können ein oder mehrere Komponenten der Vorrichtung in den Figuren durch herkömmliche Symbole dargestellt sein, und die Figuren können nur die spezifischen Details zeigen, die für das Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung von Bedeutung sind, um die Figuren nicht mit Details zu verdecken, die für Fachleute mit normalen Kenntnissen, die von der vorliegenden Beschreibung profitieren, ohne weiteres erkennbar sind.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
• Um das Verständnis für die Prinzipien der Erfindung zu fördern, wird nun auf die in den Figuren dargestellte Ausführungsform Bezug genommen, und es wird eine spezifische Sprache zur Beschreibung derselben verwendet. Es versteht sich jedoch, dass damit keine Einschränkung des Umfangs der Erfindung beabsichtigt ist, wobei solche Änderungen und weitere Modifikationen des dargestellten Systems und solche weiteren Anwendungen der darin dargestellten Erfindungsprinzipien in Betracht gezogen werden, die einem Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung normalerweise einfallen würden.
• Der Fachmann wird verstehen, dass die vorangehende allgemeine Beschreibung und die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erläuternd für die Erfindung sind und nicht als einschränkend angesehen werden.
• Verweise in dieser Beschreibung auf „einen Aspekt“, „einen anderen Aspekt“ oder ähnliche Formulierungen bedeuten, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft, die im Zusammenhang mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Daher können sich die Ausdrücke „in einer Ausführungsform“, „in einer anderen Ausführungsform“ und ähnliche Ausdrücke in dieser Beschreibung alle auf dieselbe Ausführungsform beziehen, müssen es aber nicht.
• Die Begriffe „umfasst“, „enthaltend“ oder andere Variationen davon sollen eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken, so dass ein Verfahren oder eine Methode, die eine Liste von Schritten umfasst, nicht nur diese Schritte einschließt, sondern auch andere Schritte umfassen kann, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder zu einem solchen Verfahren oder einer solchen Methode gehören. Ebenso schließen eine oder mehrere Vorrichtungen oder Teilsysteme oder Elemente oder Strukturen oder Komponenten, die mit „umfasst...a“ eingeleitet werden, nicht ohne weitere Einschränkungen die Existenz anderer Vorrichtungen oder anderer Teilsysteme oder anderer Elemente oder anderer Strukturen oder anderer Komponenten oder zusätzlicher Vorrichtungen oder zusätzlicher Teilsysteme oder zusätzlicher Elemente oder zusätzlicher Strukturen oder zusätzlicher Komponenten aus.
• Sofern nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung, wie sie von einem Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, allgemein verstanden wird. Das System, die Methoden und die Beispiele, die hier angegeben werden, sind nur illustrativ und nicht als einschränkend gedacht.
• Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren im Detail beschrieben.
• Gemäß einer Ausführungsform wird eine Zusammensetzung zur Herstellung einer gestapelten Schicht aus Metalloxid-Polymer-Verbundstoff offenbart, wobei die Zusammensetzung umfasst: 0.2-0.9 g des Polymers, das gleichmäßig in Dichlormethan gelöst ist, um eine Polymerlösung herzustellen;eine variierende Konzentration von Kaliumchromat (K2CrO4), das gründlich in den Polymerlösungen getrennt bei Raumtemperatur für ein definiertes Intervall dispergiert wird, um homogene Lösungen zu erhalten; und eine Vielzahl von Schichten der Nano-Verbundpolymerfilme, die aufeinander gestapelt sind, wobei zwischen jedem Paar der Vielzahl von Schichten eine Isolierschicht angebracht ist.
• 1 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer Zusammensetzungs-Lagerungsvorrichtung (100) zur Herstellung einer gestapelten Schicht aus Metalloxid-Polymer-Verbundstoff, wobei die Zusammensetzungs-Lagerungsvorrichtung Folgendes umfasst:einen 0.2-0.9 g Polymer-Lagerungsbehälter (102a),einen Dichlormethan-Lagerungsbehälter (102b), einen Kaliumchromat (K₂CrO₄)-Lagerungsbehälter (104), einen Lagerungsbehälter für eine homogene Lösung (106), eine Petrischale (108) und einen Behälter für schwimmendes Quecksilber (110).
• Die 0.2-0.9 g des Polymervorratsbehälters (102a) werden gleichmäßig in dem Dichlormethanvorratsbehälter (102b) aufgelöst, um eine Polymerlösung unter Verwendung eines Sonicators (106a) herzustellen. Das Polymer ist Poly(methylmethacrylat) (PMMA).
• Die unterschiedliche Konzentration des Kaliumchromat (K₂CrO₄)-Lagerbehälters (104) wird gründlich in den Polymerlösungen getrennt bei Raumtemperatur für ein definiertes Intervall dispergiert, um einen homogenen Lösungslagerbehälter (106) zu erhalten, wobei der erhaltene homogene Lösungslagerbehälter (106) gekühlt und bei Umgebungstemperatur unter atmosphärischem Druck für etwa 20-26 Stunden trocknen gelassen wird, um Nano-Komposit-Polymerfilme zu erhalten. Die variierende Konzentration liegt im Bereich von 1-10%, wobei das K2CrO4 mit einem Magnetrührer über einen definierten Zeitraum von 4-8 Stunden gerührt wird, um den Vorratsbehälter (106) mit homogenen Lösungen zu erhalten, der abgekühlt und in Petrischalen (108) mit flachem Boden gegossen wird, die über einem Quecksilberbehälter (110) schwimmen.
• Die getrockneten Proben werden aus der Verdampfung gewonnen und abgeschält, um transparente gelbe, flexible Nanokomposit-Polymerfilme mit einer Dicke von etwa 100 µm zu erhalten.
• Eine Vielzahl von Schichten der Nanokomposit-Polymerfilme ist aufeinander gestapelt, wobei zwischen jedem Paar der Vielzahl von Schichten eine Isolierschicht angebracht ist.
• 2 zeigt ein Blockdiagramm eines Herstellungsmoduls zur Darstellung der Herstellung eines K₂CrO₄-dotierten PMMA-Komposits (150).
• Die 0.2-0.9 g des Polymer-Lagerbehälters (102a) werden gleichmäßig in Dichlormethan-Lagerbehälter (102b) und Spiritus aufgelöst, um eine Polymerlösung herzustellen. Die Massenkomposite aus Kaliumchromat (K₂CrO₄)-Lagerbehälter (104) in PMMA-Lagerbehälter (102) werden mit der Massenpolymerisationstechnik hergestellt, die üblicherweise zum Zwecke des Foliengusses verwendet wird. 6.5 g PMMA werden mit Hilfe eines Sonicators (106a) homogen in Dichlormethan gelöst, und dann werden 10 % K₂CrO₄ in dieser Lösung mit Hilfe eines Magnetrührers (106b) bei Raumtemperatur sechs Stunden lang gründlich dispergiert, um eine homogene Lösung zu erhalten. Die Lösung wird bei 700 °C fast zwei Stunden lang mit einem Magnetrührer gerührt. Nach dieser Zeit hat die Mischung eine gießbare Viskosität erreicht, so dass sie mit einem Mylartrichter (114) in eine Form gefüllt wird.
• Die Form wird unter Verwendung einer vorgespannten Glasplatte (116) mit den Abmessungen 9 cm x 2 cm hergestellt, die auf fast allen Seiten durch eine PVC-Dichtung (116a) mit einem Durchmesser von 1.5 mm vollständig abgedichtet wird, jedoch an einer Ecke offen bleibt, um das Einfüllen des Polymer-Kaliumsirups in die Form zu ermöglichen.
• Gemäß alternativen Ausführungsformen können die Abmessungen und das Material der Form je nach Anforderung variieren.
• Vor dem Gießen in die gewünschte Form werden die vorgespannten Glasplatten (116) mit Chromsäure, Wasser und Aceton gereinigt, gefolgt von einer natürlichen Trocknung in staubfreier Umgebung. Die PVC-Dichtung (116a) mit einem Durchmesser von 1.5 mm wird sehr fest zwischen den Glasplatten gehalten, um die gewünschte Dicke von etwa 1.2 mm des Verbundmaterials zu erreichen. Nach dem Befüllen der Form mit Sirup wird die Ecköffnung der Form mit einem Lötkolben und Klammern verschlossen. Nun wird die Form 18 Stunden lang vorsichtig in ein Wasserbad mit konstanter Temperatur von 50 °C gelegt. Danach wird die Zelle herausgenommen, bei Raumtemperatur abkühlen gelassen, mit Wasser aus dem Wasserspeicher(118) gewaschen und mit weichem Seidenpapier abgewischt. Die PVC-Dichtung (116a) wird aufgeschnitten, um den gewünschten 1.2 mm dicken Verbundstoff aus K₂CrO₄-PMMA (120) zu erhalten. Dieser 1.2 mm dicke Verbundwerkstoff (120) wird nun entsprechend der Größe des Probenhalters auf eine Probengröße von 2 cm x 1 cm zugeschnitten, damit er genau in den Wellenleiterprobenhalter passt.
• 3 zeigt eine grafische Darstellung der Auswirkungen des K₂CrO₄-Gehalts auf SER, SEA und SET für K₂CrO₄-dotierte PMMA-Verbundfolien bei 12 GHz.
• Wenn elektromagnetische Strahlung auf ein Material auftrifft, ist der Transmissionsgrad T des Materials definiert als das Verhältnis der übertragenen Leistung PT zur einfallenden Leistung PI, d. h. T = P_T/P_I
• Dieses Verhältnis von übertragener Leistung PT zu einfallender Leistung PI, ausgedrückt in Dezibel, wird als Abschirmwirkung (SE) des Materials bezeichnet. Also SE (dB) = -10 log P_T/P_I oder SET = -10 log T
• Die gesamte Abschirmwirkung SE_insgesamt des Materials ist also die Summe aus Reflexion und Absorption, SE_insgesamt = SEA +SE_R = SE_T
• Die Gesamtabschirmungseffektivität SE dieser Verbundfolien hängt in hohem Maße vom Dotierstoffgehalt ab, und die Tendenz ist, dass sie mit zunehmender Dotierstoffkonzentration steigt. Der Anstieg der SER ist allmählich und hat Werte von 0.4 dB bei 1 % bis 3.5 dB bei 10 % SEA variiert schnell von 1.1 dB bei 1 % bis 11.1 dB bei 10 %, wie in 3 gezeigt. Die homogene Dispersion des Füllstoffs in der PMMA-Matrix bildet ein Netzwerk aus leitenden Molekülen in der ansonsten nicht leitenden Matrix. Wenn elektromagnetische Strahlung auf ein Material auftrifft, interagiert sie mit den freien Elektronen des Materials und wird reflektiert. Wenn ein Material also elektrisch leitfähig ist, d.h. freie Elektronen hat (eine hohe Leitfähigkeit ist nicht erforderlich), schirmt es die Strahlung wirksam ab, indem es sie reflektiert. Wenn also die Konzentration des Füllstoffs im Verbundwerkstoff zunimmt, steigt die Leitfähigkeit des Verbundwerkstofffilms moderat an, was zu einem allmählichen Anstieg des SE_R-Wertes führt. Der Absorptionsmechanismus wird mit zunehmendem Kaliumgehalt dominant. Die Absorption elektromagnetischer Strahlung erfolgt, wenn die elektrischen Dipole im Material mit der einfallenden Strahlung interagieren. Die Zunahme der Differenz zwischen SEA und SER deutet also darauf hin, dass mit zunehmendem Füllstoffgehalt im Wirtspolymer die Grenzflächenpolarisation des Wirtspolymermoleküls durch das Dotierstoffmolekül zunimmt, was zu einer Verstärkung des Absorptionsmechanismus führt. Der 10 % konzentrierte K₂CrO₄-PMMA-Verbundfilm mit dem höchsten SEA-Wert scheint daher ein vielversprechendes EMI-absorbierendes Material zu sein.
• 4 zeigt eine grafische Darstellung des Vergleichs von SE_R, SE_A und SE_T für (a) die Masseprobe PKCB1 und (b) den Verbundwerkstoff mit gestapeltem Film (KCF6) im Bereich von 8-12 GHz.
• 4 zeigt die im X-Band-Bereich gemessene Gesamtabschirmung für Bulk und PKCB1 mit einer Dicke von 1.2 mm sowie für 12 schichtweise gestapelte Verbundwerkstoffe KCF6 mit einer Dicke von 1.2 mm.
• Die folgende Tabelle 1 zeigt die Nomenklatur der gestapelten K₂CrO₄-PMMA-Verbundfolien:

  S.Nr.	Anzahl der Schichten	Nomenklatur von gestapelten K2CrO4-PMMA-Verbundfilmen	Dicke (in µm)	Dicke (in mm)
  1	2	KCF1	200	0.2
  2	4	KCF2	400	0.4
  3	6	KCF3	600	0.6
  4	8	KCF4	800	0.8
  5	10	KCF5	1000	1.0
  6	12	KCF6	1200	1.2

• Der SE_T-Wert der KCF6-Folie liegt zwischen 11.1 und 23.2 dB und ist deutlich höher als der SE_T-Wert der PMB1-Folie, der etwa 17 dB beträgt. Ein Wert von 23.2 dB in der gegebenen Frequenz des X-Bandes, der für einen Verbundwerkstoff mit einer Dicke von 1.2 mm (durch Stapeln von 12 Verbundfolien mit einer Konzentration von 10 % K₂CrO₄) erreicht wurde, ist bemerkenswert. In mehreren ausgezeichneten Studien wurde festgestellt, dass ein mehrschichtiges Verbundsystem von Folien für die EMI-Abschirmung effektiver ist als ein Massenverbund. Der SE_A-Wert der KCF6-Folien, der zwischen 8.8 und 18.1 dB liegt, ist deutlich höher als der SE_R-Wert, der sich zwischen 2.5 und 5.1 dB bewegt. Dieses Ergebnis weist auch auf die dominante Rolle der Absorption bei der effektiven Abschirmung von EM-Strahlung hin.
• Da die leitfähige Komponente homogen bleibt, bleibt der SE-Wert, der von der Leitfähigkeit und der Dicke abhängt, von KCF1 bis KCF6 nahezu konstant und weist nur geringe Schwankungen auf, die auf die Variation der Dicke zurückzuführen sind. Dies wird auch dadurch bestätigt, dass der SE_R-Wert der Masseprobe ähnlich ist wie der SER-Wert von KCF6 mit ähnlichen Werten im Bereich von 2.5-5.1 dB. Dies deutet darauf hin, dass, solange die Konzentration beider Stoffe gleich ist, die Leitfähigkeit und der SER gleich sind und dass die Verarbeitungsbedingungen keinen Einfluss auf den SER haben. Die SER hängt von der Leitfähigkeit ab und bleibt daher auch bei Hinzufügen von Schichten konstant, da die Leitfähigkeit aller Schichten gleich ist.
• Gemäß einer Ausführungsform steigt die SEA mit zunehmender Dotierstoffkonzentration, wobei die SEA auch von der Dicke des Probenmaterials und den Verarbeitungsbedingungen abhängt. Die SEA von KCF6 sind höher als die SEA von KCF1. Mit zunehmender Dicke des Probenmaterials steht eine größere Anzahl von Dipolen, die durch die Grenzfläche zwischen dem Wirtspolymer und dem Dotierstoffmolekül erzeugt werden, zur Absorption der Strahlung im Material zur Verfügung. Die homogene Dispersion der K₂CrO₄-Moleküle in der PMMA-Matrix bildet ein Netzwerk aus leitenden Molekülen in der ansonsten nicht leitenden Matrix. Wenn die Filme also Schicht für Schicht gestapelt werden, wird ein Teil der Energie von diesen miteinander verbundenen Netzwerken leitender Moleküle in der Schicht absorbiert, so dass mehr Energie der einfallenden Strahlung durch Mehrfachreflexionen an den Rändern der einzelnen Filme verloren geht. Dieses Phänomen der teilweisen Absorption, Transmission und Mehrfachreflexion wiederholt sich mit jeder weiteren Schicht, was zu einer höheren Absorption der Strahlung führt. Das Phänomen der Mehrfachreflexion, das mit zunehmender Anzahl der Schichten im Verbundwerkstoff auftritt, wirkt sich also sowohl auf die Abschirmung durch Reflexion SER als auch auf die Abschirmung durch Absorption SEA aus. In jedem Fall, in dem sich die Strahlung durch die Schichtdicke bewegt, bleibt die Leitfähigkeit jeder Schicht gleich und ergibt die gleiche Reflexion, die Absorption findet durch jede Schicht statt, die mehrfache Reflexion erzeugt eine entsprechende mehrfache Absorption, die einen hohen SEA-Wert ergibt. Daraus wurde gefolgert, dass ein Verbundsystem aus gestapelten Dünnfilmschichten bei der effektiven Abschirmung der EM-Strahlung wesentlich effektiver ist als ein einzelner Verbundwerkstoff gleicher Dicke.
• Die Figuren und die vorangehende Beschreibung geben Beispiele für Ausführungsformen. Der Fachmann wird verstehen, dass eines oder mehrere der beschriebenen Elemente durchaus zu einem einzigen Funktionselement kombiniert werden können. Alternativ dazu können bestimmte Elemente in mehrere Funktionselemente aufgeteilt werden. Elemente aus einer Ausführungsform können einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden. So kann beispielsweise die Reihenfolge der hier beschriebenen Prozesse geändert werden und ist nicht auf die hier beschriebene Weise beschränkt. Darüber hinaus müssen die Handlungen eines Flussdiagramms nicht in der gezeigten Reihenfolge ausgeführt werden; auch müssen nicht unbedingt alle Handlungen durchgeführt werden. Auch können die Handlungen, die nicht von anderen Handlungen abhängig sind, parallel zu den anderen Handlungen ausgeführt werden. Der Umfang der Ausführungsformen ist durch diese spezifischen Beispiele keineswegs begrenzt. Zahlreiche Variationen, ob ausdrücklich in der Spezifikation angegeben oder nicht, wie Unterschiede in der Struktur, Dimension, und die Verwendung von Material, sind möglich. Der Umfang der Ausführungsformen ist mindestens so groß wie in den folgenden Ansprüchen angegeben.
• Vorteile, andere Vorzüge und Problemlösungen wurden oben im Hinblick auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben. Die Vorteile, Vorzüge, Problemlösungen und Komponenten, die dazu führen können, dass ein Vorteil, ein Nutzen oder eine Lösung auftritt oder ausgeprägter wird, sind jedoch nicht als kritisches, erforderliches oder wesentliches Merkmal oder eine Komponente eines oder aller Ansprüche zu verstehen.
• Bezugszeichenliste

100

Vorrichtung zur Lagerung einer Zusammensetzung

102a

Behälter zur Aufbewahrung von 0.2-0.9 g des Polymers

102b

Vorratsbehälter für Dichlormethan

104

Vorratsbehälter für Kaliumchromat (K₂CrO₄)

106

Vorratsbehälter für homogene Lösung

106a

Sonicator

106b

Magnetrührer

108

Petrischale

110

Behälter für schwimmendes Quecksilber

114

Mylar-Trichter

116

Form aus gehärteter Glasplatte

116a

PVC-Dichtung

118

Wasserspeicher

120

1.2 mm dicke Platte

150

Ein Herstellungsmodul zur Darstellung der Herstellung von K₂CrO₄-dotiertem PMMA-Verbundmaterial

402a

SE_T-Stapelfolie

402b

SE_T Schüttgut

404a

SE_A-Stapelfolie

404b

SE_A Schüttgut

406a

SER gestapelte Folie

406b

SER Schüttgut

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• RU 2009116935 A [0005]

Claims (5)

1. Zusammensetzung zur Herstellung einer gestapelten Schicht aus einem Metalloxid-Polymer-Verbundstoff, wobei die Zusammensetzung Folgendes umfasst: 0.2-0.9 g des Polymers gleichmäßig in Dichlormethan aufgelöst, um eine Polymerlösung herzustellen; eine variierende Konzentration von Kaliumchromat (K₂CrO₄), das in den Polymerlösungen getrennt bei Raumtemperatur für einen bestimmten Zeitraum gründlich dispergiert wird, um homogene Lösungen zu erhalten; und eine Vielzahl von Schichten der Nano-Verbundpolymerfilme, die aufeinander gestapelt sind, wobei zwischen jedem Paar der Vielzahl von Schichten eine Isolierschicht haftet.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polymer Poly(methylmethacrylat) (PMMA) ist.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die homogenen Lösungen gekühlt und in Petrischalen mit flachem Boden gegossen werden, die über Quecksilber schwimmen.
4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Nanokomposit-Polymerfilme eine Dicke von etwa 100 µm aufweisen.
5. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polymer PMMA unter Verwendung eines Ultraschallgerätes gleichmäßig in Dichlormethan aufgelöst wird.

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