ES2656009T3

ES2656009T3 - Procedimiento de revestimiento con materia pulverizada y aparato para absorber interferencias electromagnéticas (EMI)

Info

Publication number: ES2656009T3
Application number: ES14717966.7T
Authority: ES
Inventors: Peter SUORSA
Original assignee: Flextronics AP LLC
Current assignee: Flextronics AP LLC
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2018-02-22
Anticipated expiration: 2034-03-17
Also published as: ES2693069T3; EP2973865B1; CN110600888A; CN105340133A; EP2973863B1; CN105431979A; US20140266849A1; US20140266850A1; CN110600888B; EP2973864A1; US10085370B2; CN105431979B; US20140264182A1; EP2973865A1; WO2014145860A1; WO2014145821A1; EP3890115A1; WO2014145830A1; CN105474461A; EP2973863A1

Abstract

Un procedimiento de producción de un absorbedor de frecuencia de resonancia magnética (MRF), comprendiendo el procedimiento: procesar un metamaterial, en el que el metamaterial está construido de un material dieléctrico con una primera constante dieléctrica, para construir un factor de forma geométrica específica; encapsular el factor de forma geométrica construida del metamaterial en una matriz aislante con una segunda constante dieléctrica; y mezclar el factor encapsulado de forma geométrica construido del metamaterial con un revestimiento con materia polimérica pulverizada que provoca una cancelación de fase de las ondas electromagnéticas reflejadas y emergentes.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento de revestimiento con materia pulverizada y aparato para absorber interferencias electromagnéticas (EMI)

Referencia cruzada con solicitudes relacionadas

Antecedentes

Dado que la tecnología sigue progresando y son crecientemente más comunes cada vez más dispositivos electrónicos en todas las industrias, es sumamente importante centrarse en la interferencia electromagnética (EMI). La interferencia electromagnética, también conocida como interferencia de radio frecuencia (RFI), es una alteración que puede afectar a un circuito eléctrico debido bien a la inducción electromagnética o bien a la radiación emitida desde una fuente externa. La fuente externa puede ser bien artificial o bien natural, haciendo que esto sea un problema sumamente difícil de resolver debido a la gran cantidad de varianza de la que se podría originar la EMI. Dispositivos tales como teléfonos móviles, tabletas, y ordenadores son algunos de los principales emisores de EMI. Dispositivos electrónicos tales como estos podrían dar lugar finalmente a la disrupción, degradación, o interrupción del rendimiento de los circuitos, volviéndolos inútiles, o destruirlos completamente mediante una sobrecarga de interferencias. Cada dispositivo electrónico emite un tipo de EMI que puede ser potencialmente perjudicial. Por lo tanto, esta es la razón por la que este problema debe ser abordado con nuevas tecnologías.

Cualquier dispositivo eléctrico o electrónico tiene el potencial para generar interferencias conducidas e irradiadas. Las fuentes típicas de interferencia conducida pueden incluir fuentes de alimentación por conmutación, motores de corriente alterna (CA), hornos microondas y microprocesadores.

La EMI genera señales no deseadas desde un primer circuito (por ejemplo, una radio, un chip de ordenador, una placa de ordenador y similares), que pueden ser captadas por un segundo circuito. Esto puede provocar que el segundo circuito opere de manera menos eficaz que lo deseado. En los casos más sencillos, el segundo circuito puede tener “interferencias de baja frecuencia” en sus operaciones, aunque esto se puede extenderse al segundo circuito produciendo datos incorrectos.

Normalmente, la EMI ha sido contenida en el ámbito de la “caja” de un dispositivo, (según lo dictado por las normativas gubernamentales de sanidad y de seguridad medioambiental), o en el mejor de los casos, un blindaje puesto a tierra en torno a un componente específico o un conjunto de componentes. Es su forma más extrema (es decir, entornos de seguridad elevada / criptográficos), todo el dispositivo puede estar encerrado en una habitación blindada.

A pesar de que existen muchos tipos de absorbedores, todos funcionan mediante un procedimiento de conversión de emisiones eléctricas y magnéticas no deseadas en pequeñas cantidades de calor. La estrategia de “absorción” es una de atenuación y difiere del “blindaje” que puede ser visto como una estrategia de aislamiento, porque utiliza material conductor para contener las EMI al reflejar las emisiones no deseadas de vuelta a sus fuentes.

Algunos de los productos metalizados utilizados por la industria electrónica para blindar y contener la EMI incluyen: juntas metalizadas, revestimientos conductores, cintas de blindaje, juntas electrónicas de contacto y un conjunto de productos de ferrita que incluyen perlas, toroides, bobinas de autoinducción e inductores. La publicación estadounidense 2009/226673 A1 describe, por ejemplo, formulaciones, sistemas y técnicas de revestimiento que reducen la firma de radar de un artículo.

Es rápidamente evidente que según continúan aumentando las velocidades de reloj, las frecuencias emitidas también aumentarán. Esto hará que la gestión de la EMI sea un problema cada vez mayor. Los procedimientos tradicionales de blindaje tales como juntas electrónicas de contacto, tejido sobre espuma, y blindajes en el ámbito de placa demostrarán ser cada vez menos eficaces en estos entornos. Irónicamente, suelen ser estos materiales tradicionales los que contribuyen al problema de resonancia. Proporcionan un recorrido conductor para la energía que, a su vez, mantiene la energía en el interior de la cavidad. Esta energía contenida puede afectar de manera adversa a otros componentes en la placa y puede hacer que la placa no funcione de manera apropiada. A parte de problemas relacionados con la contención, las tecnologías tradicionales de blindaje del tipo reflectante simplemente ya no pueden mantener la forma de onda... es simplemente demasiado pequeña a estas frecuencias elevadas.

Los efectos dañinos de la interferencia electromagnética pueden plantear riesgos inaceptables en muchas áreas de la tecnología, y es deseable controlar tal interferencia y reducir los riesgos hasta niveles aceptables.

Sumario

En la presente memoria se describen un procedimiento de producción de un absorbedor de frecuencia de resonancia magnética (MRF) según se define en la reivindicación 1 y un absorbedor de MRF según se define en la reivindicación 10. En las reivindicaciones dependientes se divulgan, inter alia, realizaciones adicionales.

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Breve descripción de los dibujos

Se puede lograr una comprensión más detallada a partir de la siguiente descripción, proporcionada a modo de ejemplo junto con los dibujos adjuntos, en los que:

la FIG. 1 es un ejemplo del procedimiento por el que opera un absorbedor de frecuencia de resonancia magnética (MRF) cuando existe una condición desfasada entre las ondas reflejada y emergente; la FIG. 2 es un ejemplo de “copos” apilados en un absorbedor de lámina delgada alquímica (TSA); la FIG. 3 es un ejemplo de un lecho fluidizado electrostático; y

la FIG. 4 es un diagrama de flujo de un procedimiento ejemplar por el cual se pueden procesar metales de elevada permeabilidad para crear un factor de forma geométrica que soporta los principios del diseño del absorbedor de MRF.

Descripción detallada

Se describen procedimientos y aparatos en la presente memoria que influyen en los atributos físicos ventajosos y en los parámetros del procedimiento del revestimiento con materia pulverizada cuando se aplican a la creación del material del absorbedor de frecuencia de resonancia magnética (MRF).

El material magnético (por ejemplo, permaleación, mu-metal, y similares), puede ser transformado en un formato físico que funcione con el aglutinador apropiado y ser utilizado en cualquiera de las realizaciones descritas en la presente memoria. Normalmente, el material magnético puede ser procesado formando una esfera, una varilla, o un copo del metal en bruto. La geometría de los materiales magnéticos utilizados en absorbedores puede indicar que el factor de forma geométrica de copo tiene claras ventajas con respecto a otras geometrías en la construcción de absorbedores exitosos. Adicionalmente, la relación de aspecto del material en cualquier geometría puede ser crítica para obtener la permitividad y la permeabilidad máximas. Esto ha sido atribuido, entre otras cosas, al aumento del acoplamiento del momento magnético que aumenta con el área superficial. Adicionalmente, el procedimiento de molienda que se utiliza para crear el copo, también puede aumentar la coercividad, que se atribuyó a la estructura cristalina desordenada provocada por el procedimiento físico.

Una vez ha completado la conversión, el material puede ser recocido para restaurar o mejorar la permeabilidad. Presuntamente, la etapa de recocido puede restaurar la coercividad a valores normales. Esto puede ocurrir al reorientar la estructura cristalina del material para que un material de permaleación cree una estructura superreticular NiFe3. También pueden producirse efectos similares con otros materiales magnéticos.

La FIG. 1 es un ejemplo del procedimiento por el que opera un absorbedor 100 de frecuencia de resonancia magnética (MRF) cuando existe una condición desfasada entre las ondas reflejada y emergente. Para un absorbedor ideal, (es decir, una absorción máxima teórica), el grosor del absorbedor puede ser un cuarto (1/4) de la longitud 101 de onda de la onda incidente 102, por lo cual, parte de la onda incidente 102 puede ser reflejada 104 desde el límite 103 de “aire/absorbedor”, y siendo reflejada 106 la porción restante de la onda incidente desde la superficie del reflector conductor metálico 108 en el absorbedor. Como resultado, la onda reflejada y la onda emergente 105 se cancelan mutuamente 107.

La FIG. 2 es un ejemplo de “copos” apilados en un absorbedor 200 de lámina delgada alquímica (TSA). El componente metálico del absorbedor está compuesto de copos 202 de permaleación, de forma pue pueda producirse el límite dieléctrico/metal en las primeras capas de átomos del copo de TSA. En realidad, el TSA puede ser considerablemente más grueso que la dimensión del grosor del copo, lo que puede permitir que se apilen múltiples capas de copos 203 en el interior del TSA. Esto puede tener como resultado que se intercepten múltiples ondas incidentes, lo que tiene como resultado la integración de reflejos desfasados en la totalidad de copos en TSA junto con la integración de los reflejos del límite de aire/dieléctrico, lo que puede tener como resultado que se absorba la onda.

En otra realización, los absorbedores de resonancia producidos con “copos” embebidos en un material dieléctrico pueden ser sintonizados, normalmente, a una única frecuencia para una atenuación máxima. Se puede lograr una capacidad de frecuencias múltiples cambiando las propiedades físicas de la película, al igual que al incluir más de un material dieléctrico.

En otra realización, un procedimiento alternativo de recocido que utiliza una cerámica refractaria o ultrarrefractaria puede encapsular los componentes individuales en un blindaje térmico antes del recocido. Si o SiC polimórfico puede ser el material de elección para este tipo de aislante refractario. De manera alternativa, se pueden utilizar materiales más exóticos, tales como nitruros de metales de transición.

Por ejemplo, los procedimientos anteriormente descritos pueden ser implementados para construir un material maleable de absorbedor para un área de aplicación de 2,4 GHz. Diferentes geometrías y relaciones de aspecto pueden permitir que se aborden distintos dominios de frecuencia. Además de simplemente fabricar un material absorbedor, el material absorbedor puede incorporarse directamente en factores de forma que incluyen, sin limitación, lo siguiente: capas intermedias de placa de circuito impreso (PCB), guías de tarjeta (PCB), cables, piezas

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moldeadas por inyección, cubiertas de pared, conjuntos y o piezas revestidos con materia pulverizada, material laminar absorbente adhesivo.

Si se busca la radiación incidente en las longitudes de onda, (por ejemplo, WiFi a 2,4GHz), la longitud de onda de “aire libre” puede ser de aproximadamente 124 mm, lo que puede tener como resultado un revestimiento sumamente grueso sobre un producto. Este grosor puede reducirse al insertar el material magnético en una matriz, (con una constante dieléctrica conocida), tras lo cual se puede obtener la misma absorción con un material que es 1/|i£. Esto tiene en cuenta el efecto de los “copos apilados”.

También puede ser posible utilizar tecnología de revestimiento con materia pulverizada para aplicar el copo/material dieléctrico directamente sobre la superficie de un producto, tal como un automóvil o paneles que son utilizados para crear una “habitación blindada” para entornos que deben ser protegidos contra emisiones electromagnéticas no deseadas por razones que incluyen, sin limitación, lo siguiente: las normativas EMC, garantizar la integridad de la funcionalidad del dispositivo, o la recepción y el bloqueo selectivos de frecuencias específicas. Adicionalmente, el revestimiento directo de superficies utilizadas para estantes para electrónica puede reducir mucho la complejidad y el coste de fabricación de estos tipos de instalaciones que cumplen con diversas normativas medioambientales.

El revestimiento con materia pulverizada es un procedimiento industrial por el cual se aplica polvo seco a una parte conductora mediante una pistola electrostática o un lecho fluidizado. El polvo adquiere una carga, y se adhiere a la pieza, que ha sido puesta a tierra eléctricamente. Las partículas de polvo cargadas se adhieren a las piezas y pueden mantenerse ahí hasta que se derritan y fusionen formando un revestimiento liso en un horno de curado. Antes del revestimiento, las piezas que han de ser revestidas pueden ser tratadas de antemano en primer lugar de manera similar a las piezas revestidas convencionalmente con líquido. El procedimiento de tratamiento previo puede llevarse a cabo en serie con las operaciones de revestimiento y de curado. Entonces, se cuece la pieza en un horno a aproximadamente 200 grados Celsius durante 10-20 minutos. El polvo, que puede estar compuesto de una mezcla de resinas poliméricas termoestables, materiales de carga, pigmentos y otros aditivos, puede fundirse en el producto y experimentar un procedimiento de reticulación, que lo endurece, hace que sea resistente daños, y también evita que se vuelva a fundir. Este procedimiento puede ser utilizado como una manera rentable para pintar piezas metálicas y proporcionar una superficie atractiva, duradera de diversos colores y brillos. También es mejor para el medioambiente, debido a que los polvos no contienen compuestos orgánicos volátiles (VOC) y debido a que el procedimiento produce muy poco desperdicio, dado que se puede volver a utilizar cualquier polvo que no llegue a aplicarse a una pieza.

En general, los revestimientos con materia pulverizada pueden contener una mezcla de polímeros, endurecedores, materiales de carga, pigmentos y aditivos. Como ejemplo, una formulación puede contener 50% de resina/polímero, 4% de endurecedor, 1% de catalizador, 40% de material de carga, 1% de pigmento y 4% de aditivos. Los polvos poliméricos del revestimiento con materia pulverizada pueden tener un tamaño de distribución general entre 2 y 100 micrómetros, con el pico de la distribución en 30 o 40 micrómetros. Ejemplos de materiales de carga que se añaden habitualmente al revestimiento con materia pulverizada, y sus tamaños medios, pueden ser silicato de calcio de 7 micrómetros, carbonato de calcio de 3 micrómetros, y arcilla de 1 micrómetro. Adicionalmente, se pueden añadir microesferas cerámicas (1-38 micrómetros) como materiales de carga.

Se puede implementar un absorbedor de MRF de revestimiento con materia pulverizada según una realización. La uniformidad y la durabilidad de los acabados revestidos con materia pulverizada, además de la capacidad para controlar la textura de la superficie, hacen del revestimiento con materia pulverizada un procedimiento muy adecuado para un revestimiento con materia pulverizada de materiales absorbedores de frecuencia de resonancia magnética. Al controlar el tamaño y la relación de aspecto de materiales de elevada permeabilidad, (copos, varillas, esferas, y similares), y aislar adicionalmente las partículas individuales de elevada permeabilidad, entonces, se pueden revestir estos materiales de carga con un polímero tradicional de revestimiento con materia pulverizada. La relación del polímero de revestimiento con materia pulverizada que encapsula el árido de permeabilidad elevada puede ser relativamente alta, pero varía según la constante dieléctrica del polímero escogido del revestimiento. Normalmente, la carga del material de carga se encuentra en el intervalo de 70% a 80% (en peso).

Se utiliza el procedimiento de revestimiento con materia pulverizada de forma generalizada en la industria para revestir alojamientos electrónicos que incluyen, sin limitación, hilos y cables, componentes, automóviles, productos arquitectónicos, y aparatos electrodomésticos. Se ha demostrado que los revestimientos con materia pulverizada poseen una durabilidad y una resistencia significativas a la abrasión, corrosión, arañazos, y productos químicos en comparación con los revestimientos líquidos. Se pueden lograr revestimientos gruesos rápida y eficazmente. Los revestimientos con materia pulverizada pueden maximizar la producción, reducir los costes, mejorar las eficacias, y ofrecer una conformidad máxima con las normativas medioambientales cada vez más estrictas, todo lo cual puede reducir el coste para el usuario final.

En la presente memoria se describe un procedimiento para minimizar la EMI en aplicaciones en las que la EMI es una inquietud o un problema y el revestimiento con materia pulverizada es el procedimiento para revestir/pintar. Se propone un procedimiento que combina lo siguiente: (1) procedimientos probados asociados con todo tipo de

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revestimientos con materia pulverizada y (2) la materia prima y disciplinas que pueden crear un material absorbedor de frecuencias de resonancia magnética.

Se puede aplicar el revestimiento con materia pulverizada utilizando procedimientos que incluyen, sin limitación, lo siguiente: (1) pulverización electrostática, (2) lecho fluidizado, (3) cepillo electromagnético (EMB). Al mantener todos los parámetros del procedimiento requeridos en la tecnología de revestimiento con materia pulverizada, se requiere poco o ningún cambio en el procedimiento. La metodología puede estar dictada por la aplicación específica. Dado que ambos procedimientos soportan la capacidad de aplicar múltiples capas, se pueden efectuar aplicaciones de formulaciones de absorbedor de frecuencia específica, al igual que revestimientos dieléctricos alternativos y/o materiales que proporcionan características de dispersión de onda. Entonces, un absorbedor de múltiples capas puede proporcionar una atenuación múltiple y/o de banda ancha. Otro claro beneficio de la tecnología de absorbedor de revestimiento con materia pulverizada es su capacidad para proporcionar una cobertura completa y uniforme. Esta característica del procedimiento puede garantizar una cobertura que puede ser difícil de conseguir con procedimientos convencionales de pintura con pulverizador.

El revestimiento con materia electrostática pulverizada puede utilizar una mezcla de polvo-aire de un pequeño lecho fluidizado en una tolva de suministro de polvo. Las tolvas de suministro pueden vibrar para ayudar evitar la obstrucción o la aglutinación de polvos antes de entrar en las líneas de transporte. El polvo puede ser suministrado por una manguera hasta la pistola pulverizadora, que tiene un electrodo cargado en la boquilla alimentada por una energía de cc de alta tensión.

Las pistolas pulverizadoras de polvo electrostático pueden llevar a cabo las siguientes funciones: (1) dirigir el flujo del polvo, (2) controlar la tasa de deposición, (3) controlar el tamaño del patrón, la forma, y la densidad de la pulverización, y (4) cargar el polvo que está siendo pulverizado. Las pistolas pulverizadoras pueden ser manuales (portátiles) o automáticas, fijadas o de movimiento alternativo, y montadas en uno o ambos lados de una cabina de pulverización dotada de cintas transportadoras. Las operaciones de revestimiento de polvo electrostático pulverizado pueden utilizar colectores para recuperar una pulverización excesiva. Entonces, se puede reutilizar este polvo recuperado, aumentando significativamente la elevada eficacia de transferencia del revestimiento con materia pulverizada.

Existen diversos diseños de pistola que pueden diferir en el procedimiento de aplicar carga electrostática al polvo. El polvo puede estar cargado electrostáticamente por rozamiento. En este caso, el polvo puede ser libre de depositarse en una capa uniforme por toda la superficie de la pieza, y se puede mejorar la deposición en los rebajes.

Dos procedimientos para revestir con materia pulverizada en un lecho fluidizado incluyen, sin limitación, un procedimiento electrostático y un procedimiento de inmersión.

En el procedimiento de inmersión del lecho fluidizado, el lecho fluidizado puede tener un depósito con una placa inferior porosa. La cámara impelente debajo de la placa porosa puede suministrar aire de baja presión de manera uniforme a través de la placa. El aire ascendente puede rodear y suspender las partículas de polvo plástico finamente divididas, de forma que la mezcla polvo-aire se parezca a un líquido en ebullición. Los productos que están calentados de antemano (normalmente, más de 204,4 grados C.) por encima de las temperaturas de fusión del polvo pueden ser sumergidos en el lecho fluidizado, en el que el polvo se funde y se fusiona en un revestimiento continuo. Una eficacia elevada de transferencia es el resultado de poca resistencia y ningún goteo.

Se puede utilizar el procedimiento de revestimiento con materia pulverizada en lecho fluidizado para aplicar revestimientos pesados en una inmersión, 75 - 250 |im, uniformemente a productos de forma compleja. Es posible fabricar un grosor de película de 2500 |im utilizando mayores temperaturas de precalentamiento y múltiples inmersiones.

La FIG. 3 es un ejemplo de un lecho fluidizado electrostático 300. El aire fluidizado 301 puede aplicarse al lecho fluidizado electrostático. El lecho fluidizado electrostático es esencialmente un lecho fluidizado con una cuadrícula electrostática 302 de cc de alta tensión instalada encima de una membrana porosa 303 para cargar las partículas 304 de polvo fluidizado divididas finamente. Una vez cargadas, las partículas son repelidas por la cuadrícula, y se repelen entre sí, formando una nube 305 de polvo electrostático sobre la cuadrícula. Estas partículas cargadas de manera electrostática son atraídas a los productos, y los revisten que se encuentran a un potencial de tierra, que pueden estar ubicados en una cinta transportadora 306 puesta a tierra. Los grosores de película pueden ser similares a los que se pueden lograr en el procedimiento de pulverización electrostática. De forma subsiguiente al revestimiento electrostático de la pieza, se puede utilizar un procedimiento de curación (normalmente por encima de 204,4 grados C) para endurecer y termofraguar el polvo de resina.

Las ventajas del revestimiento de lecho fluidizado electrostático son que, en general, no es necesario el calentamiento previo de piezas y se pueden revestir pequeños productos, tales como componentes eléctricos, de manera uniforme y rápida. Las desventajas son que el tamaño del producto está limitado y los rincones tienen un grosor reducido de película debido al efecto de jaula Faraday.

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El procedimiento de cepillo electromagnético puede ser similar al utilizado en fotocopiadoras e impresoras láser, con partículas de “tóner” cargadas de manera triboeléctrica contra las partículas “portadoras” ferromagnéticas, y transportadas con rodillos de mezcla hacia una envoltura o tambor giratorio, que tiene imanes estacionarios en su interior. Las partículas ferromagnéticas forman una cadena según se dirigen por las líneas del campo magnético, también denominadas cepillo magnético. Se reviste el sustrato con materia pulverizada según pasa por el cepillo magnético y se activa el campo electrostático. Se pueden lograr capas más gruesas al pasar el sustrato por el cepillo magnético más de una vez. Las áreas de aplicación pueden incluir el revestimiento de bobinas, preformas, e incluso madera.

Los absorbedores de MRF operan mediante cancelación de fase. La onda entrante incidente sobre el material de absorbente es reflejada parcialmente y transmitida parcialmente. La porción transmitida experimenta múltiples reflejos internos para dar lugar a una serie de ondas emergentes. En la frecuencia de diseño, la suma de las ondas emergentes tiene una amplitud idéntica (de 180 grados desfasada con) la porción inicial de reflejos. En teoría, no se produce ningún reflejo en la frecuencia de diseño. En la práctica, se puede lograr una absorción de > 30 dB. En el procedimiento de absorción, se convierte la energía de rF en calor.

La FIG. 4 es un diagrama de flujo de un procedimiento ejemplar 400 mediante el cual se pueden procesar metales de elevada permeabilidad para crear un factor de forma geométrica que soporta los principios del diseño del absorbedor de MRF. En el ejemplo de la FIG. 4, se puede procesar un material de elevada permeabilidad para crear un factor 401 de forma geométrica específica. Entonces, el factor de forma geométrica puede ser encapsulado en una matriz aislante 402. Entonces, el factor encapsulado y aislado de forma geométrica puede ser introducido en un procedimiento 403 de revestimiento con materia pulverizada. Entonces, se puede crear un abosrbedor de frecuencia magnética al mezclar, entonces, el factor de forma geométrica con un polvo polimérico de revestimiento con una relación de peso escogida en función del rendimiento deseado 404.

El material de elevada permeabilidad utilizado puede ser una permaleación (80% de níquel, 18% de hierro, 2% de molibdeno) aunque se pueden utilizar otros materiales que incluyen, sin limitación, otros materiales de elevada permeabilidad, tales como nanoperm, mu-metal, y diversas aleaciones de ferrita.

Según se ha descrito anteriormente en el ejemplo de la FIG. 4, los materiales de elevada permeabilidad pueden ser procesados para crear una geometría específica. Por ejemplo, un factor de forma de “copo” que tiene una relación específica de aspecto (60:1) es la geometría preferente utilizada. Otros factores de forma que pueden ser utilizados en las realizaciones descritas en la presente memoria incluyen, sin limitación, varillas, esferas, y plaquetas. Cada factor de forma puede proporcionar una atenuación mejorada en diferentes frecuencias. La relación de aspecto puede también alterarse para proporcionar una atenuación mejorada en frecuencias específicas. En algunos casos, el procedimiento para crear un factor de forma específica puede requerir un “trabajo en frio” de la materia prima. Este trabajo en frio puede provocar una reducción en la permeabilidad inherente del material. Un recocido subsiguiente del factor de forma acabado puede restaurar una buena porción de la permeabilidad que se perdió.

Según se ha descrito anteriormente en el ejemplo de la FIG. 4, la siguiente etapa en el procedimiento es encapsular el “copo” individual (o cualquier partícula elegida de elevada permeabilidad) en una matriz aislante, tal como silicato de potasio (SO3K2) que se produce mezclando una solución acuosa de silicato de potasio con los “copos” recocidos. El enlace Si=0 forma una atracción hacia la estructura cristalina cúbica centrada en la cara de la permaleación, que puede ser extraída de la mezcla acuosa. La capa aislante a base de silicato puede garantizar que el “copo” encapsulado en vidrio está aislado eléctricamente de otros copos, al igual que garantizar que no hay interacciones adversas con el aglutinador. El copo aislado puede garantizar que el revestimiento final del absorbedor siga siendo no conductor.

Según se ha descrito anteriormente en el ejemplo de la FIG. 4, el “copo” aislado puede ser introducido, entonces, en el procedimiento de revestimiento con materia pulverizada. También se utiliza de manera habitual copo en la industria de revestimientos con materia pulverizada con fines cosméticos, es decir, purpurina y brillo. Para todos los procedimientos de revestimiento con materia pulverizada, la preparación propuesta del material de elevada permeabilidad puede ser idéntica. Un procedimiento para obtener un acabado metálico a partir de un procedimiento de revestimiento con materia pulverizada es mezclar copos metálicos con los materiales particulados de materia polimérica pulverizada de revestimiento. Sin embargo, este procedimiento de mezcla, puede tener como resultado revestimientos inconsistentes.

En revestimientos electrostáticos, se puede pulverizar la materia pulverizada de revestimiento mediante una pistola en la que se puede utilizar una descarga en corona de alta tensión para establecer un campo ionizado. Según pasan las partículas de polvo a través del campo ionizado, se cargan y son atraídas hacia el sustrato, que puede ser un artículo metálico puesto a tierra que ha de ser revestido. Entonces, se puede fundir el polvo para formar una película continua. En el procedimiento de pulverización, cualquier polvo que no se deposite sobre el sustrato puede ser recogido en un sistema de recuperación y devuelto para su mezcla con el material virgen para volver a ser aplicado. Cuando solamente se mezclan copos metálicos con los materiales particulados poliméricos de revestimiento, no se cargan los copos hasta el mismo grado ni son depositados a la misma velocidad que los materiales particulados de polvo polimérico de revestimiento. Durante un periodo de tiempo durante el que se reclama y mezcla continuamente

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una sobrepulverización con el material virgen, el pigmento del copo metálico puede concentrarse más en el polvo que está siendo pulverizado, cambiando el aspecto del acabado resultante del acabado resultante de la pulverización en el inicio de la pasada. Finalmente, la mayor concentración de copos metálicos puede interferir con el mecanismo de carga. Si el polvo en el campo ionizado se vuelve demasiado conductor, la pistola electrostática puede “cortocircuitarse”.

Al crear un absorbedor de MRF, la relación de material de elevada permeabilidad (copo) con respecto a la materia pulverizada de revestimiento (aglutinador) puede ser crítica para las características finales de absorción de EMI. Debido a la incoherencia de las relaciones de polvo/copo en este procedimiento o en cualquiera de los procedimientos de revestimiento con materia pulverizada mencionados anteriormente, simplemente el mezclado de los dos componentes puede no ser una opción viable para crear un absorbedor de revestimiento con materia pulverizada. Cualquier material de elevada permeabilidad, conductor o no conductor, utilizado en la creación de un absorbedor de mRf puede requerir que el copo, la varilla, la esfera, etc. sea revestido con los polvos poliméricos con relaciones de peso adecuadas a las características deseadas de rendimiento.

También se describe en la presente memoria la adherencia de copos metálicos y no metálicos a la materia polimérica pulverizada de revestimiento. En la creación propuesta de un absorbedor de MRF revestido con materia pulverizada, el copo que ya tiene un revestimiento cerámico aislante, puede ser mezclado con partículas excepcionalmente finas de resina termoestable (el componente del revestimiento de pintura). Estas partículas pueden variar en tamaño desde menos de 5 micrómetros hasta 20 micrómetros o más y tienen una constante dieléctrica específica que puede alterarse para cambiar las características de rendimiento del absorbedor de MRF.

Las resinas particulares pueden seleccionarse con temperaturas de reblandecimiento lo suficientemente elevadas para evitar que los materiales particulados individuales de la materia pulverizada de revestimiento se sintericen o fusionen durante el transporte y el almacenamiento. Las temperaturas de reblandecimiento pueden estar en el intervalo de 29,4-71,1 grados Celsius. Además, la resina puede tener una temperatura de fusión suficientemente baja para que pueda ser mezclada en fusión a una temperatura bastante por debajo de una temperatura a la que las reacciones entre la resina y los agentes reticulantes y/o el catalizador de curado tienen como resultado un curado sustancial de la resina. Para cualquier tipo particular de resina, la temperatura de reblandecimiento y la temperatura de fusión pueden ser una función de los monómeros presentes y del peso molecular. Si se utilizan, los materiales de carga, los pigmentos adicionales, y otros colorantes, pueden comprender hasta aproximadamente 50 por ciento en peso con respecto a la resina.

Los materiales particulados de revestimiento de resina termoestable pueden ser producidos utilizando numerosos procedimientos. Los componentes pueden mezclarse y, luego, pueden ser mezclados en fusión con un calentamiento por encima de la temperatura de fusión de la resina durante un breve periodo de tiempo, por ejemplo, 30-90 seg, de forma que no se produzca ningún curado significativo. El compuesto fundido puede ser extrudido, y tras la extrusión, la composición puede ser enfriada rápidamente. Entonces, la composición puede ser molida y los materiales particulados clasificados según el tamaño. Debido al tamaño excepcionalmente pequeño de los copos de permaleación (diámetro de 30 micrómetros por 0,5 micrómetros de grosor de media), el tamaño del material particulado de los polvos de resina termoestable puede ser molido más fino que los polvos utilizados normalmente en los procedimientos de revestimiento con materia pulverizada (<5 micrómetros - 20 micrómetros de media). Para aplicaciones de revestimiento electrostático, las partículas pueden estar, en general, en el intervalo de tamaño de 20-100 micrómetros, más preferentemente, en el intervalo de tamaño de 20-40 micrómetros.

Se pueden mezclar los polvos de la resina y el copo aislado con una relación en consonancia con las características optimizadas de carga de los absorbedores probados de MRF (80% de copo, 20% de resina en peso). La cantidad de peso de copos con respecto a la cantidad de peso de materiales particulados de la materia pulverizada de revestimiento puede variar en un amplio intervalo para sintonizar la atenuación del absorbedor de MRF a las frecuencias específicas.

En una realización ejemplar, la mezcla de copo/resina puede ser mezclada utilizando una mezcladora de cuchilla giratoria. Se puede calentar la mezcla hasta una temperatura que se encuentra en el intervalo superior a la temperatura de reblandecimiento de la resina termoestable, pero por debajo de la temperatura de fusión de la resina termoestable. La mezcla se puede llevar a cabo con suficiente cizallamiento mecánico para evitar la aglomeración de los materiales particulados del polvo de resina y sin degradación de la geometría del copo. El ciclo de mezcla puede completarse cuando haya recubierto más del 95% del copo, en peso en el polvo de la resina. Entonces, el copo revestido de resina puede dejarse a temperatura ambiente y está preparado para su despliegue en cualquier procedimiento de revestimiento con materia pulverizada.

Se debería hacer notar que las temperaturas específicas, los tiempos de mezcla, las fuerzas de cizallamiento, etc. pueden depender de un número de factores, incluyendo, sin limitación, la composición de la materia particular pulverizada de revestimiento de resina termoestable, el material de elevada permeabilidad, y el factor de forma. Además del copo, se pueden utilizar factores de forma conductores y no conductores para crear un absorbedor de MRF, es decir, varillas, esferas, cilindros de composiciones metálicas y/o poliméricas.

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Cualquier copo metálico de elevada permeabilidad que tenga materia pulverizada termoestable de revestimiento adherida de relaciones deseadas de peso puede ser muy adecuado para su despliegue en procedimientos tradicionales de pulverización y revestimientos con materia pulverizada de lecho fluidizado.

Sin embargo, el procedimiento del cepillo electromagnético (EMB) plantea un obstáculo al procesamiento para el procesamiento del copo metálico. La tecnología de EMB puede utilizar una perla portadora de ferrita que ha sido revestida con polvos de resina como mecanismo de despliegue para el revestimiento. Las partículas de polvo cargadas de manera triboelectrostática y las partículas portadoras de ferrita pueden ser guiadas por un tambor giratorio que contiene imanes en una posición estática fija. Las partículas de polvo pueden moverse hasta el sustrato y las partículas portadoras pueden permanecer en el tambor mediante una fuerza magnética. Dada la naturaleza magnética de la mayoría de metales con elevada permeabilidad utilizados en absorbedores de MRF, los imanes, intrínsecos al procedimiento de EMB, pueden evitar que se transfiera el material de elevada permeabilidad al sustrato.

Sin embargo, el procedimiento de cepillo electromagnético puede ser muy adecuado en aplicaciones en las que se está creando un absorbedor completamente dieléctrico o un absorbedor de metamaterial.

Los metamateriales reciben cada vez más atención en la comunidad científica debido a sus propiedades físicas únicas y beneficios novedosos. Los metamateriales pueden ser medios artificiales estructurados a una escala de tamaño menor que la longitud de onda de los estímulos externos. Los metamateriales pueden exhibir propiedades que no se encuentran en la naturaleza, tales como un índice negativo de refracción. Comprenden conjuntos celulares de múltiples elementos fabricados a partir de materiales que incluyen metales y plásticos, dispuestos en patrones periódicos. Los metamateriales pueden obtener sus propiedades no de sus constituyentes, sino de sus estructuras diseñadas exigentemente. Su forma, geometría, tamaño, orientación, y disposición precisos pueden afectar a la luz o al sonido de una forma que no puede conseguirse con material convencional.

De particular importancia a la aplicación de absorbedores de MRF revestidos con materia pulverizada puede ser la permitividad negativa y la permeabilidad negativa del metamaterial en un intervalo dado de frecuencias, proporcionando, de ese modo, una refracción negativa (NR). Esta característica puede proporcionar un número de beneficios en el procedimiento propuesto para revestir con materia pulverizada materiales absorbentes de RF.

Muchos diseños de metamaterial pueden utilizar elementos metálicos, que pueden tener muchas pérdidas, pueden tener un ancho de banda muy estrecho, pueden ser anisotrópicos, pueden no ser conformes, y pueden ser casi imposibles de realizar para una RF. La dificultad de mantener la periodicidad y la estructura de gran tamaño requeridas para lograr el rendimiento deseado puede hacer que estos metamateriales sean inadecuados para su despliegue en aplicaciones de revestimiento con materia pulverizada.

También se describe en la presente memoria un metamaterial construido de materiales dieléctricos y/o magnéticos inmediatamente disponibles y es muy adecuado para su despliegue en todos los procedimientos de revestimiento con materia pulverizada. Formados como discos, varillas, o esferas, los componentes magnéticos y dieléctricos pueden acoplarse de manera periódica o aleatoria para permitir momentos dipolares eléctricos y magnéticos a medida. Embebidos en una mezcla polimérica, los componentes eléctricos y magnéticos acoplados actúan como modelos de circuito L (inductor) y C (condensador). La manipulación y la disposición de los componentes L y C en la matriz polimérica permiten un control de las características de absorción del revestimiento final.

En un ejemplo de un absorbedor de MRF a base de metamaterial, las partículas eléctricas a medida representan el lado inductor del modelo de circuito LC y pueden incluir un material dieléctrico que es superior que el material dieléctrico de matriz anfitriona. Las partículas magnéticas a medida pueden representar el lado capacitivo del modelo de circuito LC y tienen un material dieléctrico que puede ser inferior que el material dieléctrico de matriz anfitriona y pueden tener una geometría que es distinta a la de las partículas eléctricas.

El control sobre las diferencias de la geometría de las partículas eléctricas y magnéticas, al igual que el control sobre su contraste dieléctrico con la matriz anfitriona, puede permitir un rendimiento de ancho de banda con pocas pérdidas, en el absorbedor revestido con materia pulverizada.

El procedimiento para adherir un copos metálicos y no metálicos a un revestimiento con materia polimérica pulverizada puede utilizar el mismo procedimiento mediante el cual se pueden revestir las partículas eléctricas y magnéticas a medida. Se controla fácilmente la relación de peso de los polvos matriciales con respecto a las partículas a medida en el procedimiento de adherencia descrito en la presente memoria.

Las partículas matriciales revestidas de igual proporción pueden mezclarse de manera homogénea para su introducción en todas las metodologías de revestimiento con materia pulverizada. Ya sea mediante múltiples pasadas, el tiempo de secado, u otros parámetros del procedimiento del procedimiento para revestir con materia pulverizada, se pueden lograr grosores que permiten que haya suficientes partículas eléctricas y magnéticas en proximidad estrecha entre sí y se puede crear un conjunto de metamaterial. De manera específica, al controlar el revestimiento matricial de las partículas, se puede crear una “carga elevada” de los componentes activos y puede

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acercar más los componentes entre sí. Esto puede mejorar el ancho de banda de las propiedades de permitividad y permeabilidad del metamaterial.

En algunos casos, se pueden utilizar materiales “sintonizables” para uno de los componentes de las partículas, o ambos. La elección del material permite que se sintonicen las partículas eléctricas con una polarización eléctrica de CC y que se sintonicen las partículas magnéticas con una polarización magnética de CC. La introducción de un campo magnético de CC y/o un campo eléctrico de CC en el equipo del procedimiento de revestimiento con materia pulverizada permitiría sintonizar la frecuencia de resonancia de las partículas a medida para una respuesta específica de frecuencia in situ.

De particular importancia puede ser la introducción de las partículas eléctricas y magnéticas no conductoras que han recibido el polvo matricial adherente, en el procedimiento de cepillo electromagnético. Entonces, estas partículas completamente dieléctricas pueden estar fijadas a las perlas portadores de ferrita utilizadas en el procedimiento de EMB. El procesamiento de las partículas puede ser el mismo para todos los procedimientos de revestimiento con materia pulverizada; pero, por haber creado los componentes del absorbedor completamente dieléctricos, estas partículas pueden ser, entonces, compatibles con un procedimiento de revestimiento de EMB que depende de una perla portadora de ferrita y del elevado magnetismo en el sistema de suministro.

Aunque se han descrito anteriormente características y elementos en combinaciones particulares, una persona con un nivel normal de dominio de la técnica apreciará que cada característica o elemento puede ser utilizado solo o en cualquier combinación con otros elementos y características. Los procedimientos y las características descritos anteriormente pueden llevarse a cabo utilizando cualquier arquitectura y/o entorno informático apropiados. Los anteriores aparatos pueden ser controlados utilizando cualquier arquitectura y/o entorno informático apropiados para llevar a cabo un procedimiento de la presente memoria. Aunque se han descrito anteriormente características y elementos en combinaciones particulares, cada característica o elemento puede ser utilizado solo o en cualquier combinación con o sin los otros elementos y características.

Las referencias citadas en toda la presente solicitud se incorporan a todos los efectos evidentes en la presente memoria y en las propias referencias como si cada referencia estuviese completamente definida. En aras de la presentación, se citan referencias específicas de estas referencias en ubicaciones particulares de la presente memoria. Una mención de una referencia en una ubicación particular indica una o más formas en las que se incorporan las enseñanzas de la referencia. Sin embargo, una mención de una referencia en una ubicación particular no limita la forma en la que se incorporan todas las enseñanzas de la referencia citada a todos los efectos.

Por lo tanto, se entiende que la presente divulgación no está limitada a las realizaciones particulares divulgadas, sino que se pretende que abarque todas las modificaciones que se encuentren dentro del alcance de la presente divulgación según se define mediante las reivindicaciones adjuntas; la anterior descripción; y/o se muestra en los dibujos adjuntos.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento de producción de un absorbedor de frecuencia de resonancia magnética (MRF), comprendiendo el procedimiento:

procesar un metamaterial, en el que el metamaterial está construido de un material dieléctrico con una primera constante dieléctrica, para construir un factor de forma geométrica específica; encapsular el factor de forma geométrica construida del metamaterial en una matriz aislante con una segunda constante dieléctrica; y

mezclar el factor encapsulado de forma geométrica construido del metamaterial con un revestimiento con materia polimérica pulverizada que provoca una cancelación de fase de las ondas electromagnéticas reflejadas y emergentes.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la geometría específica es un copo, una varilla, o una esfera.
3. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2, en el que la matriz aislante es un silicato de potasio (SO3K2).
4. El procedimiento de una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que se lleva a cabo la mezcla por medio de una mezcladora con cuchilla giratoria.
5. El procedimiento de una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la materia polimérica pulverizada de revestimiento es una resina termoendurecible fina.
6. El procedimiento de una de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende, además:

mezclar el factor encapsulado de forma geometría construido del metamaterial con un material permeable, en el que el material permeable es una permaleación, en el que la permaleación comprende 80% de níquel, 18% de hierro, 2% de molibdeno.
7. El procedimiento de una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la encapsulación tiene una relación en peso de 80% de factor de forma geométrica y 20% de resina.
8. El procedimiento de una de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende, además:

introducir el factor encapsulado mezclado de forma geométrica construido del metamaterial en un procedimiento de cepillo electromagnético (EMB).
9. El procedimiento de una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el factor encapsulado mezclado de forma geométrica construido del metamaterial proporciona una refracción negativa en un intervalo dado de frecuencias.
10. Un absorbedor de frecuencia de resonancia magnética (MRF) preparado por un procedimiento que comprende las etapas de:

procesar un metamaterial, en el que el metamaterial está construido de un material dieléctrico con una primera constante dieléctrica, para construir un factor de forma geométrica específica; encapsular el factor de forma geométrica construido del metamaterial en una matriz aislante con una segunda constante dieléctrica; y

mezclar el factor encapsulado de forma geométrica construido del metamaterial con un revestimiento con materia polimérica pulverizada que provoca la cancelación de fase de las ondas electromagnéticas reflejadas y emergentes.
11. El absorbedor de MRF de la reivindicación 10, en el que la geometría específica es un copo, una varilla, o una esfera.
12. El absorbedor de MRF de la reivindicación 10 u 11, en el que la matriz aislante es un silicato de potasio (SiO3K2).
13. El absorbedor de MRF de una de las reivindicaciones 10 a 12, en el que la materia polimérica pulverizada de revestimiento es una resina fina termoendurecible.
14. El absorbedor de MRF de una de las reivindicaciones 10 a 13, que comprende, además:

introducir el factor encapsulado mezclado de forma geométrica construido del metamaterial en un procedimiento de cepillo electromagnético (EMB).
15. El absorbedor de MRF de una de las reivindicaciones 10 a 14, en el que el factor encapsulado mezclado de forma geométrica construido del metamaterial proporciona una refracción negativa en un intervalo dado de frecuencias.