DE3246289A1

DE3246289A1 - Elektrisch leitendes material

Info

Publication number: DE3246289A1
Application number: DE19823246289
Authority: DE
Inventors: Jack Towcester Northampton Brettle; Kevin Joseph Brackley Northampton Lodge
Original assignee: Plessey Overseas Ltd
Current assignee: Plessey Overseas Ltd
Priority date: 1981-12-19
Filing date: 1982-12-14
Publication date: 1983-06-30
Also published as: US4600642A; JPS58121503A; FR2518796A1; FR2518796B1

Description

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··:· : ·· : : .·	Beschreibung	Plessey Overseas Ltd.
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Die Erfindung betrifft ein elektrisch leitendes Material und insbesondere ein solches elektrisch leitendes Material, das in kleinen Größen als Radar-Düppel bzw. Radar-Dipolen oder passiven Reflektoren verwendet werden kann, die ungewollte Signale (returns) an eine Radaranlage geben und dadurch als elektronische Gegenmaßnahme wirken.

Die Verwendung solcher Düppel-Dipole ist bekannt und die gegenwärtig verwendeten bestehen aus rechteckigen Aluminiumfolien aus beispielsweise Abschnitten von. ΙΟΟμίη · 25μηι und 50μιη · 25μηι , wobei Glasfasern mit einem Durchmesser von etwa 20μΐη mit Aluminium einer Dicke bis etwa 30μΐη beschichtet sind oder Nylonfäden mit einem Durchmesser von etwa 10Ομιη mit einem SilberUberzug von etwa Ο,ίμιπ.

Die gegenwärtigen Radargeräte arbeiten in einem Frequenzbereich von

10

etwa 10 Hz mit Düppel-Dipolen in Zentimeter-Größe, künftige Radarsysteme werden aber voraussichtlich mit höheren Frequenzen arbeiten, die immer kleinere Abmessungen der Dipole erfordern. Wenn die Frequenz zunimmt, nimmt die Anzahl der Dipole, die erforderlich sind für einen spezifischen wirksamen Reflexionsbereich mit der zweiten Potenz zu, wenn es sich um eine scheibenförmige Wolke von Dipolen handelt, dagegen mit der dritten Potenz bei einer kugeligen oder sphärischen Wolke. Die Reduzierung der Länge erlaubt eine Steigerung der Anzahl der Dipole, aber nur mit der ersten Potenz. Es besteht daher ein Bedarf an Düppel η mit größerer Packungsdichte, mit den derzeit bekannten Methoden stößt man aber an eine Grenze der Packungsdichte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektrisch leitendes Material zu schaffen, das u.a. eine höhere Packungsdichte von Düppel-Dipolen ermöglicht.

-s-

Nach der Erfindung ist hierfür ein elektrisch leitendes Material vorgesehen, das aus Kohlenstoff-Fäden oder -Fasern besteht_s die eine Beschichtung oder einen überzug aus einem Material mit einer höheren elektrischen Leitfähigkeit als Kohlenstoff haben.

Der überzug kann ein Metall sein, wie Kupfer, Silber, Aluminium oder eine geeignete Legierung.

Der überzug kann auf den Kohlenstoff-Fasern aufgebracht werden durch eine Anzahl geeigneter Methoden, wie z.B. elektrolytische Fällung, elektrodenlose Fällung, Vakuumplattierung, chemischer Niederschlag aus der Dampf-Phase, organometallischer Farbauftrags Ionenplattierung oder Zementierung.

Vorzugsweise besteht der überzug aus Kupfer, das elektrogalvanisch aus einer sauren Kupferlbsung mit einem organischen Glanzzusatz und niedrigem Metallanteil ausgefällt oder niedergeschlagen wird.

Kohlenstoff-Fasern haben Vorteile gegenüber den gegenwärtig verwendeten Materialien, da sie sehr dünn sind, z.B. etwa 7\im, leicht und trotzdem wesentlich steifer als die jetzigen Materialien.

Kohlenstoff-Fasern haben einen Elastizitätsmodul von etwa 100-200 GPa, obwohl auch ein Elastizitätsmodul bis zu 500 GPa möglich ist, während derjenige von Glas zwischen etwa 70-80 GPa liegt, während Aluminium 71 GPa hat und bä Nylon der Elastizitätsmodul zwischen etwa 2 und 4 GPa liegt.

Eine ausreichende Steifheit der Dipole ist aus zwei Gründen vorteilhaft. Wenn der Dipol sich biegt, verkürzt sich seine wirksame Länge und die Bandspreizung der Radar-Rückinformation wird erhöht, was einen Abfall der Information in der abgestimmten Frequenz zur Folge hat. Ein weiteres Problem entsteht, wenn sich das Substrat stärker durchbiegt als der überzug aufnehmen kann. In diesem Fall bilden sich im

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letzeren Risse, was zu einem Verlust an. Wirkungsgrad bzw. Leistungsfähigkeit führt.

Die elektrische Leitfähigkeit des Kohlenstoffs in den Kohlenstoff-Fasern ist jedoch etwa 1000-mal niedriger als diejenige von Aluminium, was zu einem wesentlich niedrigeren Radarecho führen würde. Die elektrische Leitfähigkeit der Dipole wird deshalb durch überziehen der Außenseite der Fasern mit einer stärker leitfähigen Schicht verbessert, beispielsweise durch Kupfer mit einer Dicke von 0,5um. Wegen der hohen Frequenzen, die bei Radaranlagen verwendet werden, sind alle in den Fasern induzierten Ströme auf die äußere Schicht begrenzt. Die Länge der Dipole wird an die Frequenz des Radars angepaßt gegen das sie verwendet werden und ihre Länge beträgt etwa die Hälfte der Wellenlänge. Bei einer Frequenz von z.B. 8,2 GHz beträgt die Länge 1,7 cm, während bei 18,7 GHz die Länge 0,8 cm beträgt.

11 Bei Radarsystemen mit Frequenzen von z.B. 10 ¹Hz kann die Tiefe bzw. Dicke der Haut bzw. Überzugsschicht reduziert werden auf etwa ο,2μηι bei einer Kohlenstoff-Faser mit einem Durchmesser von 7,5 - 8μπι.

Diese Dicke der Überzugsschicht ändert die erwünschten mechanischen Eigenschaften der Dipole aus Kohlenstoff-Fasern kaum, während sie die Dipol-Leitfähigkeit noch stark verbessert.

Es können zahlreiche Überzugsmaterialien verwendet werden, die besten Ergebnisse erhält man aber mit Metallen, wie Kupfer, Silber oder Aluminium, oder metallischen Legierungen. Die Überzugsschicht kann auf verschiedene Weise aufgebracht werden, wobei eine gleichmäßige dünne kohärente Schicht erwünscht ist. Geeignet sind z.B. elektrogalvanischer Niederschlag, elektrodenloser Niederschlag, Vakuumplattierung oder chemischer Niederschlag aus der Dampf-Phase.

Andere Möglichkeiten sind organometallische Farbauftragungen, Ionen-

- r-

- S-

plattierung oder Zemtentierung.

Ein besonderes System, das sehr erfolgreiche Ergebnisse zeigte, ist der elektrogalvanische Niederschlag von Kupfer aus einer sauren Kupferlösung mit organischem Glanzzusatz und einem niedrigen Metallanteil. Hiermit erhält man glänzende glatte und gleichmäßige Überzugsschichten mit einer Dicke von weniger als 1μηι.

Claims

Plessey Overseas Ltd. - A 15 598 -

Patentansprüche

Elektrisch leitfähiges Materials insbesondere zur Verwendung als passive Radar-Reflektoren, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Kohlenstoff-Faser mit einem Überzug aus einemi. Material besteht, das eine höhere elektrische Leitfähigkeit!* als Kohlenstoff hat.

Material nach Anspruch 1_S dadurch gekennzeichnet daß der Überzug ein metallisches Material enthält.

Material nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Material Kupfer, Silber oder Aluminium oder eine Kupfer-, Silber- oder Aluminiumlegierung ist.

Material nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht aus metallischem Material durch elektrogalvanischen Niederschlag, elektrodenlosen Niederschlag, Vakuumplattierung, chemischem Niederschlag aus der Dampfphase _s durch einen organometallisehen Farbauftrag, Ionenplattierung oder Zementierung aufgebracht wird.

Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug Kupfer enthält oder aus Kupfer besteht.

Material nach Anspruch 5₉ dadurch gekennzeichnet, daß das Kupfer aus einer sauren Kupferlösung mit einem organischen Glanzzusatz und niedrigem Metallanteil niedergeschlagen bzw. ausgefällt ist.