PT818126E

PT818126E - Composito absorvedor de energia electromagnetica

Info

Publication number: PT818126E
Application number: PT96906657T
Authority: PT
Inventors: Richard L Miklos; Charles L Bruzzone; Charles D Hoyle
Original assignee: Minnesota Mining & Mfg
Priority date: 1995-03-29
Filing date: 1996-02-26
Publication date: 2000-09-29
Also published as: AU4998296A; US5925455A; ATE192013T1; DK0818126T3; NO974474L; CN1179875A; DE69607837T2; AR001400A1; ZA961993B; WO1996031091A1; CN1098772C; EP0818126B1; NO974474D0; DE69607837D1; JPH11502973A; GR3033607T3; MX9707239A; EP0818126A1; KR19980703184A; TW321768B

Description

m^Kò

DESCRIÇÃO "COMPÓSITO ABSORVEDOR DE ENERGIA ELECTROMAGNÉTICA"

Campo do Invento O presente invento refere-se a compósitos absorvedores de energia electromagnética, e mais concretamente aos referidos compósitos para fins de produção de calor.

Antecedentes do Invento

Os materiais para absorção de energia electromagnética e conversão da energia absorvida em calor in situ podem ser utilizados para determinados fins, tais como cozinhar com microondas, união de tubagens ou união de cabos (apresentado em WO 93/10960). Este materiais são normalmente um compósito de um ou mais tipos de materiais dissipadores em combinação com t um material dieléctrico (ver por exemplo EP-A-0 242 952).

Na gama das microondas (acima de cerca de 2.000 MHz), pode-se obter uma produção de calor eficiente por ligação da energia electromagnética aos dipolos eléctricos do material dieléctrico, causando desse modo a ressonância dos dipolos. Para muitas aplicações, contudo, a utilização de energia electromagnética a estas frequências elevadas pode ser impraticável, devido à necessidade de restringir as radiações por razões de segurança. A frequências electromagnéticas mais baixas, a ligação com o dipolo eléctrico não é um meio eficiente para produzir calor. Altemativamente, o -2- aquecimento pode ser realizado por métodos tais como indução magnética e ressonância magnética. No caso de aquecimento por ressonância magnética, a energia de radio-frequência (RF) na forma de uma campo magnético oscilante pode ser associada a eixos magnéticos orientados perpendicularmente num material magnético contido num compósito absorvedor. As ferrites têm sido utilizadas como material magnético em compósitos de absorção de energia RF, apesar de algumas desvantagens. Por exemplo, a máxima permeabilidade das ferrites está limitada à das ligas metálicas. Por outro lado, é difícil transformar ferrites em partículas com uma forma semelhante a uma placa ou agulha fina, de modo a possibilitar a penetração eficiente do campo magnético nas partículas. Os pós de ferrite compreendem por sua vez partículas que são de um modo grosseiro esféricas. Como resultado, o campo magnético tende a ficar despolarizado na partícula de ferrite, limitando assim a permeabilidade aparente (bulk permeability)) do material de absorção e a eficiência global da conversão energia-em-calor.

Sumário do Invento

Para a produção económica de calor, especialmente em locais remotos, inacessíveis ou de espaço limitado, descobrimos que para muitas aplicações é necessário um compósito que pode: (1) ser ligado à energia electromagnética absorvida pelo compósito na gama de frequências de 5 a 6.000 MHz; e (2) converter eficientemente a energia absorvida em calor. Dentro desta gama ampla, podem-se escolher frequências electromagnéticas adequadas para utilização com um tal compósito numa grande variedade de aplicações. Por exemplo, um compósito que absorva radio frequência (RF) na gama de cerca de 30 a cerca de 1.000 MHz pode ser útil em algumas aplicações de união de tubagens. Por escolha de uma frequência relativamente mais baixa, pode-se obter uma redução de dimensão e/ou custo do equipamento para produção de energia e ligação. -3- O presente invento, de acordo com as reivindicações, proporciona um compósito absorvedor de energia electromagnética que compreende um ligante e uma pluralidade de flocos multicamada dispersos no ligante. Os flocos multicamada compreendem pelo menos dois pares de camadas, em que cada par de camadas compreende uma camada de metal ferromagnético cristalino na forma de uma película fina que se encontra disposta adjacentemente a uma camada dieléctrica com a forma de uma película fina. O metal ferromagnético consiste, de preferência, numa liga NiFe. Os flocos multicamada estão de preferência presentes entre cerca de 0,1 e cerca de 10% em volume do compósito. O compósito deste invento é útil para absorver energia electromagnética na gama de frequências atrás mencionadas e para converter eficientemente a energia electromagnética absorvida em calor dentro do material. Como é aqui utilizado, “cristalino” significa que os átomos que compreendem os grãos das camadas metálicas ferromagnéticas na forma de películas finas são “embalados” numa fila ordenada de forma regular com uma estrutura identificável. Uma conversão “eficiente” significa que o nível de energia que é aplicado ao compósito absorvedor de energia electromagnética está ao, ou abaixo do, nível aceitável para que o compósito atinga uma determinada temperatura dentro de um determinado período de tempo. Por exemplo, não temos conhecimento de qualquer compósito absorvedor de energia de radioffequência (RF) presentemente disponível que seja um compósito tão eficiente como o do presente invento à gama de frequência desejada de menos do que 1.000 MHz, para ligação ou união remota de condutas poliolefínicas para cabos de comunicação de fibra óptica, utilizando equipamento facilmente transportável. O presente invento proporciona ainda um método para ligar dois objectos, de acordo com a reivindicação 10, o qual compreende as seguintes etapas: proporcionamento de um compósito absorvedor de energia electromagnética que compreende um ligante e uma pluralidade de flocos multicamada dispersos no ligante, em que os flocos multicamada compreendem pelo menos dois pares de camadas, e em que cada par de camadas compreende uma camada de metal ferromagnético cristalino na forma de uma película fina adjacente a uma camada dieléctrica na forma de uma película fina; colocação de dois objectos que se pretendem ligar numa posição adjacente entre eles e cada um em contacto directo com o compósito; e proporcionamento de energia electromagnética a uma frequência que varia entre 5 e 6.000 MHz na forma de um campo magnético oscilante, em que o campo intersecta o compósito durante um período de tempo suficiente de modo a produzir calor dentro do compósito para ligar os dois objectos em conjunto por meio de derretimento, fusão, ou cura adesiva. O compósito pode, de preferência, estar na forma de uma fita ou de uma peça moldada. O compósito do presente invento é útil em pequenas áreas transversais e em áreas de acessibilidade limitada, e pode ser facilmente adaptado a várias geometrias de áreas de trabalho. O compósito pode ser utilizado em aplicações onde a produção de calor seja desejada sem a necessidade de elementos de aquecimento abertos ou de fontes de energia de alta frequência, ou onde o aquecimento por indução de muito baixa frequência (normalmente de 1 a 10 MHz) seja inapropriado devido à dificuldade de localizar energia nesta gama de frequência. Dentro da ampla gama de frequências às quais o compósito deste invento absorve eficientemente energia, podem-se escolher frequências relativamente baixas, o que possibilita a utilização de fontes de energia mais pequenas e mais baratas. A elevada eficiência de conversão energia-em-calor do compósito significa que apenas necessário um nível relativamente baixo de energia para atingir a temperatura especificada no compósito dentro de um determinado período de tempo desejado. -5-

Breve Descrição dos Desenhos A Figura 1 é uma vista em corte transversal esquemática de um compósito absorvedor de energia electromagnética deste invento. A Figura 2 é uma vista em corte transversal esquemática de um floco multicamada contido dentro do compósito absorvedor de energia electromagnética deste invento. A Figura 3 é um gráfico que representa a velocidade de aquecimento dos compósitos descritos no Exemplo 1.

Descrição Pormenorizada

Na Figura 1 encontra-se representado um compósito absorvedor de energia electromagnética (10) que compreende uma pluralidade de flocos multicamada (12) dispersos num ligante (14). O ligante (14) actua geralmente, física e/ou quimicamente, através da acção do calor produzido dentro do compósito devido à intereacção da energia electromagnética com os flocos multicamada, e o ligante (14) é escolhido em função da sua adequabilidade a uma aplicação em particular. No caso de, por exemplo, união ou reparação de tubagens, o ligante (14) pode ser um polímero termoplástico fundível entre 70 e 350°C. O ligante é escolhido de modo a fundir-se com o tubo depois de atingir uma temperatura apropriada em relação ligante. Um ligante preferido (14) para um tubo de polietileno nesta memória descritiva é o polietileno e os seus copolímeros. Noutras aplicações, podem-se empregar uma variedade de polímeros ou misturas de polímeros, tais como polímeros termoplásticos, elastómeros termoplásticos, e polímeros de cura termicamente activada ou acelerada. O ligante pode ser também um adesivo polimérico ou não polimérico. O ligante pode sofrer alterações de forma, volume, viscosidade, resistência ou de outras propriedades quando aquecido.

Os flocos (12) compreendem, cada um, pelo menos um par de camadas que compreende uma camada metálica ferromagnética cristalina de película fina (16) adjacente a uma camada dieléctrica de película fina (18). A Figura 2 mostra um floco (12) com dois pares de camada. No caso de flocos com dois ou mais pares de camada, os pares de camada formam uma pilha de camadas metálicas ferromagnéticas (16) e camadas dieléctricas (18) alternadas. Normalmente, uma camada dieláctrica (18) compreende ambas as camadas exteriores da pilha, como é mostrado na Figura 2. Os flocos são dispersos aleatoriamente no ligante, embora para muitas aplicações os flocos sejam de preferência orientados de modo que o plano das camadas de película fina seja praticamente paralelo ao plano do material.

Os flocos têm uma dimensão maior máxima no plano das camadas de película fina que se situa de preferência na gama de cerca de 25 a cerca de 6.000 pm. As dimensões dos flocos de uma pluralidade de flocos ocorrem geralmente segundo uma distribuição que se estende desde a maior dimensão máxima até praticamente zero. A distribuição de dimensão dos flocos pode ser alterada pelo processo utilizado para dispersá-los no ligante. A espessura dos flocos, i.e., a dimensão perpendicular ao plano das camadas de película fina, pode ser escolhida para se adequar a uma aplicação determinada. A relação da espessura dos flocos para a maior dimensão máxima varia normalmente entre 1:6 e 1:1.000, indicando que um floco tem uma forma qué aproxima da de uma chapa. Esta relação permite um campo magnético orientado no plano dos flocos, de modo a penetrar rapidamente nas camadas metálicas ferromagnéticas com uma despolarização mínima. Esta relação também conduz a uma proporção relativamente elevada da área de superfície para o volume dos flocos no ligante, facilitando a transferência eficiente do calor dos flocos para o ligante. -Ί Ο número de pares de camada em cada floco é de preferência pelo menos 2, e com maior preferência encontra-se na gama de 2 a 100. Os flocos com 10 a 75 pares de camadas são os mais preferidos. A utilização de flocos com relativamente poucos pares de camadas (resultando em flocos mais finos) pode requerer a adição de um grande número de flocos ao compósito a fim de proporcionar uma quantidade suficiente de metal ferromagnético para conversão de energia electromagnética em calor. A utilização de flocos mais finos tende a aumentar a relação da área de superfície para volume dos flocos no ligante, o que pode melhorar a eficiência da transferência térmica dos flocos para o ligante envolvente. Ao contrário de outros compósitos de absorção conhecidos, o número de pares de camadas nos flocos pode ser menor do que o requerido para proporcionar uma pilha de absorção de um quarto de onda (quarter-wave = com um comprimento eléctrico igual a um quarto de comprimento de onda), uma vez que os flocos deste invento proporcionam absorção de energia por conversão em calor através de ressonância magnética em vez de por interferência de fase.

As camadas metálicas ferromagnéticas compreendem uma liga metálica ferromagnética cristalina com uma permeabilidade intrínseca à corrente contínua (DC) de pelo menos 100 em relação ao espaço livre. As ligas amorfas podem ser utilizadas neste invento, mas são menos desejáveis devido ao seu maior custo de obtenção e de processo. A liga compreende de preferência NiFe que contém pelo menos 80% em peso de Fe. A liga pode também incluir outros elementos magnéticos ou não magnéticos tais como Cr, Mo, Cu e Co, desde que a liga se mantenha magnética. As camadas metálicas ferromagnéticas diferentes no mesmo floco podem compreender ligas diferentes.

As ligas podem ser escolhidas de modo a proporcionarem um material no qual a velocidade de aquecimento dentro do material desça praticamente para zero à medida que a temperatura sube para para um nível crítico (i.e., um material limitador do aquecimento). Deste modo, o sobreaquecimento do material pode ser evitado. A perda de aquecimento acima da temperatura crítica é devida à queda da permeabilidade da liga. A camada de metal ferromagnético (16) deve ser mais fina do que a profundidade da sua pele para a energia electromagnética aplicada ao compósito, a fim de que a energia se associe eficientemente aos átomos magnéticos da camada, ao mesmo tempo que deve ser suficientemente espessa de maneira que a energia electromagnética adequada seja convertida em calor para uma determinada aplicação particular. A profundidade de pele de um dado material é definida como a distância dentro do referido material à qual a intensidade de um campo magnético aplicado cai para 37% do seu valor em espaço livre. Por exemplo, a espessura de cada camada de metal ferromagnético (16) varia entre cerca de 10 e 500 nm, de preferência entre 75 e 250 nm, no caso em que a camada de metal ferromagnético (16) compreende NigoFe2o e no caso em que a frequência da energia electromagnética varia entre 5 e 6.000 MHz. A profundidade de pele é uma função inversa da frequência do campo aplicado. Por isso, a aplicação de energia electromagnética à extremidade inferior da gama de frequência possibilita a utilização de camadas metálicas ferromagnéticas relativamente mais espessas. A espessura da camada de metal ferromagnético pode ser optimizada para minimizar o número de pares de camadas no floco, o que é economicamente desejável.

As camadas dieléctricas (18) podem ser feitas de qualquer material dieléctrico relativamente não condutor que é estável às temperaturas que se espera que os flocos atinjam numa aplicação particular. Estes materiais incluem SiO, Si02, MgF2, e outros materiais refractários, e também incluem materiais poliméricos tais como polimidas. A espessura de cada camada dieléctrica (18) varia entre cerca de 5 e cerca de 100 nm, e é de preferência tão fina quanto -9- possível, ao mesmo tempo que assegura o isolamento magnético e eléctrico adequado das camadas metálicas ferromagnéticas.

Os flocos podem ser feitos por deposição em primeiro lugar de uma pilha de camadas alternadas de metal ferromagnético e dieléctricas dos materiais desejados sobre um substrato utilizando uma técnica de deposição de película fina conhecida, tal como evaporação de feixe de electrões, evaporação térmica, “sputtering” (ejecção de átomos ou grupos de átomos a partir da superfície do cátodo de um tubo de vácuo como resultado do impacto de iões pesados, cujo processo é utilizado para depositar uma camada fina de metal sobre um vidro, plástico, ou outra superfície sob vácuo), ou galvanização. Um método preferido utiliza a evaporação de feixe de electrões num sistema de vácuo projectado de forma convencional, incorporando um conjunto de movimentação de uma tela compatível com o vácuo, como descrito na Patente Norte Americana N° 5.083.112 (cols. 4-5). O substrato pode ser, por exemplo, uma poliimida, um poliéster, ou uma poliolefina, e está de preferência na forma de uma tela flexível. Acredita-se que a orientação magnética das camadas de metal ferromagnético durante a deposição por aplicação de um campo magnético de alinhamento às películas de crescimento na direcção transversal da tela pode ser benéfica em algumas aplicações.

Depois de se ter construído uma pilha com o número desejado de camadas, a pilha pode ser removida do substrato. Um método eficaz de remoção inclui fazer passar o substrato em volta de uma barra, com a pilha voltada para fora em relação à barra, em que a barra tem um raio suficientemente pequeno de tal modo que a pilha é delaminada do substrato. A pilha pode ser despedaçada em flocos com uma dimensão adequada, à medida que a pilha se vai delaminando. Ou, de outra forma, a pilha é então partida em flocos com uma dimensão máxima desejada por um método tal como moagem num moinho de -10- martelos associado a um crivo de dimensão apropriada. De acordo com um outro método para fazer flocos, a pilha de camadas alternadas pode ser depositada sobre um substrato que é o mesmo ou é compatível com o ligante a ser utilizado e então toda a pilha (incluindo o substrato) é partido em flocos.

Para produzir o compósito absorvedor de energia electromagnética, os flocos são então dispersos no ligante por utilização de um método adequado tal como por misturação. A mistura é a seguir formada numa configuração tal Como uma fita, uma manga, uma folha, uma corda, peletes, ou uma parte configurada especificamente por um método tal como extrusão, compressão ou moldagem. A configuração pode ser escolhida para se adaptar a uma aplicação determinada. A quantidade de flocos dispersos no compósito varia de preferência entre cerca de 0,1 e 10% em volume, e com maior preferência entre cerca de 0,3 e 5% em volume. Uma quantidade suficiente de flocos deve estar presente para proporcionar uma quantidade adequada de metal ferromagnético para produção de calor no compósito à frequência desejada. Por exemplo, se se utilizarem flocos mais finos (i.e., com relativamente menos pares de camadas), pode ser necessária uma maior quantidade daqueles flocos. As propriedades mecânicas do compósito podem ser afectadas pela quantidade de flocos ou pela espessura (i.e., número de pares de camadas) dos flocos. Se a frequência for alterada, a quantidade de flocos pode necessitar de ser ajustada em conformidade. O compósito não deve ser de preferência sobrecarregado com flocos, de maneira que os flocos sejam pelo menos em parte isolados electromagneticamente um do outro, de modo a inibir as correntes parasitas no compósito e a permitir que a energia electromagnética nos flocos seja convertida em calor. Geralmente, não é requerido o isolamento completo dos flocos. -11 - A parte imaginária, ou “de perca” da permeabilidade magnética relativa do compósito absorvedor de energia electromagnética, μ“, é de preferência maximizada à frequência desejada, a fim de realizar a mais elevada conversão de energia-em-calor. No caso de um compósito plano, tal como uma folha, μ“ medido ao longo do plano do compósito (em oposição à medida ao longo da sua espessura) tem variado geralmente entre 0,5 e 50 para uma gama de frequência de 5 a 6000 MHz. μ“ é desejavelmente pelo menos 0,1 à frequência de absorção de energia. Para os fins deste invento, μ“ foi medido por utilização de uma cavidade em linha de fita, como descrito na referência seguinte: R. A. Waldron, “Teoria de Medições por Cavidade em Linha de Fita de Constantes Dieléctricas e Larguras de linha de Ressonância Giromagnética”, Transacções IEEE na Teoria e Técnicas de Microondas, vol. 12, 1964, preparação. 123-131. A espessura do compósito plano está geralmente na gama de 0,1 a 10 mm. A espessura específica pode ser escolhida para se adequar a uma aplicação determinada. O compósito deste invento deve ser suficientemente não condutor de modo que uma parte de um campo electromagnético aplicado seja absorvida pelas camadas metálicas ferromagnéticas para conversão em calor. Em relação à condutividade, a tangente de perda dieléctrica, ε“/ε\ do compósito é de preferência suficientemente pequena de modo que a profundidade da pele do compósito (como definida anteriormente) para o campo aplicado seja maior ou igual à espessura do próprio compósito. O compósito, contudo, não necessita de se adaptar de modo impedante ao espaço livre, como é requerido para um material de escudo projectado para absorver a propagação das ondas electromagnéticas.

Para se utilizar o compósito absorvedor de energia electromagnética deste invento, aplica-se ao mesmo um campo magnético oscilante. O compósito absorve a energia contida no campo magnético, e a energia assim absorvida é convertida em calor, aumentando assim a temperatura do compósito. Quando uma temperatura desejada é atingida no compósito (a temperatura de fusão do ligante, por exemplo) e a mesma é mantida durante um período de tempo desejado, o campo magnético é removido.

Os parâmetros, tais como a frequência e o nível de energia do campo magnético aplicado, podem ser determinados com base em requesitos de uma determinada aplicação e também com base no aquecimento que se pretende. A velocidade de aquecimento do compósito é definida como a velocidade à qual a temperatura sobe dentro do compósito quando a energia electromagnética é absorvida pelo material da maneira descrita anteriormente. A velocidade de aquecimento é proporcional à energia absorvida pelo compósito. Para o aquecimento por ressonância magnética, esta energia absorvida, Pabs, está relacionada com a frequência do campo magnético, f, com a parte imaginária da permeabilidade magnética relativa do compósito, μ“, e com a resistência do campo magnético, H, pela relação de proporcionalidade P»teoc ίμ“·Η2 H é bem conhecido como sendo proporcional à raiz quadrada do nível de energia do campo magnético e diminuirá em amplitude à medida que a distância entre a fonte de energia e o local onde situa o compósito aumente. Com efeito, a utilização de mais energia aumentará de uma maneira geral a velocidade de aquecimento, embora fontes de energia de grandes dimensões sejam inconvenientes ou proibitivamente caras.

Dado que μ“ é determinado em parte pela carga em volume de flocos no compósito e dado que μ“ também varia com a frequência (atingindo um - 13- valor de pico a algumas frequências de ressonância), estes três parâmetros podem ser escolhidos em simultâneo para maximizar o produto de ί·μ“ por % de carga em volume de flocos. Ao proceder-se assim, é desejável reduzir a carga em volume requerida de flocos, a fim de minimizar o custo do compósito. Os valores relativamente grandes de μ“ por % de carga em volume de flocos que são obtidos com os compósitos deste invento permitem a utilização de frequências inferiores e/ou níveis de energia que foram previamente considerados adequados para aquecimento por ressonância magnética. A frequência do campo magnético pode ser escolhida dentro da gama que varia entre 5 e 6.000 MHz, tendo em consideração as limitações de uma determinada aplicação. Uma frequência entre 30 e 1.000 MHz pode ser particularmente útil para algumas aplicações de união de tubos.

No caso de um compósito plano, o campo magnético oscilante é de preferência orientado de maneira que as linhas de força passem através do plano do compósito (em vez de passarem através da espessura do compósito). Esta orientação maximiza a eficiência de ligação com o metal ferromagnético no com e por isso aumenta a velocidade de aquecimento. O invento será ilustrado complementarmente pelos exemplos que se seguem. Todas as medições são aproximadas. As pilhas de camadas alternadas dieléctricas e de metal ferromagnético preparadas nos seguintes exemplos foram depositadas por utilização de um sistema de deposição de vácuo, o qual contém um dispositivo de movimentação da tela. O sistema de vácuo compreende câmaras separadas para desenrolamento, enrolamento e deposição da tela. As camadas respectivas foram depositadas sobre uma base de tela que é feita passar sobre um tambor de temperatura controlada. As camadas de metal ferromagnético foram depositadas por meio de um processo de evaporação de feixe de electrões, utilizando-se canhões de feixes de electrões Edwards - 14-

Temescal disponíveis comercialmente, alimentados com um arame com uma composição nominal de 81,4% em peso de Ni e 18,6% em peso de Fe. As camadas dieléctricas foram depositadas por meio de um processo de evaporação térmica utilizando-se aparas de SiO disponíveis comercialmente com dimensões aproximadas de 6 mm. Formou-se uma pilha com o número desejado de camadas por movimentação da tela através das estações de deposição respectivas, tantas vezes quantas as necessárias, sendo a primeira e última camada da pilha camadas dieléctricas. Como é bem conhecido na arte, a velocidade da tela e a velocidade de deposição podem ser ajustadas para se obterem espessuras de camada diferentes. A perda de permeabilidade magnética (μ“), referida nos exemplos como “permeabilidade relativa”, foi medida por utilização de uma cavidade em linha com a forma de tira. Pormenores da técnica são encontrados no artigo da técnica anterior por R. A. Waldron. A velocidade de aquecimento foi medida por aplicação de um campo magnético oscilante a um nível de energia de 50 W e 98 MHz de frequência para uma amostra circular de compósito com aproximadamente 12,7 mm (0,5 polegadas) de diâmetro. A elevação de temperatura do compósito foi medida ao longo do tempo. A temperatura foi medida por utilização de um Termómetro Fluoroptico Luxtron Modelo 790 (Luxtron Corp., Santa Clara, CA), e foi registada uma vez por segundo.

Exemplo 1

Dois compósitos de absorção de energia electromagnética, referidos a seguir como Amostras IA e 1B, foram preparados de acordo com o presente invento da seguinte forma. Para ambas as amostras, prepararam-se flocos multicamada por deposição em primeiro lugar de uma pilha de 50 pares de camada sobre um substrato na forma de uma tela de poliimida de 50,8 pm de espessura, da maneira descrita anteriormente, a uma temperatura de tambor de cerca de 300°C e a uma velocidade de tela de cerca de 16,8 m/min. A pilha resultante incluía películas finas alternadas de Nigi^Fe^ô com uma espessura de - 15- cerca de 165 nm e películas finas de SiOx com uma espessura de cerca de 40 nm. As camadas de NiFe foram orientadas magneticamente durante a deposição com um campo no plano de cerca de 60 e (10 e = 1000/4π A/m). A pilha resultante foi removida do substrato como descrito previamente e foi moída em flocos utilizando-se um moinho de martelos com uma roda de estrela e com um crivo de 1 mm. Os flocos tinham uma dimensão máxima, ou uma dimensão máxima principal, de cerca de 1000 pm e uma dimensão média de cerca de 350 pm. A dimensão média foi estimada por passagem dos flocos através de várias dimensões de crivos.

Para produzir as Amostras IA e 1B, os flocos foram então dispersos num ligante de polietileno de alta densidade (resina 5560 da Quantum Chemical Co., Cincinnati, OH) utilizando-se um extrusor de parafuso gémeo (Modelo MP-2030 TC da APV Chemical Machinery, Inc.) e formaram-se tiras de aproximadamente 0,4 mm de espessura. Para a Amostra IA, os flocos foram dispersos no ligante a uma carga de cerca de 2,5 % em volume. Para a Amostra 1B, a carga de flocos no ligante foi de cerca de 5 % em volume.

Os dois compósitos comparativos, que continham ferrites em vez de uma liga NiFe, foram preparados e designados como Amostras C-l e C-2. Para cada amostra, as ferrites foram dispersas num ligante de polietileno de alta densidade 9301da Chevron Chemical Co., e, utilizando-se um extrusor de parafuso gémeo, foi-lhes dada a forma de um fita de aproximadamente 0,6 mm de espessura. A Amostra C-l continha cerca de 5,85 % em volume de ferrite Steward #72802 (Steward Corp., Chattanooga, TN) e a Amostra C-2 continha cerca de 15,49% em volume de ferrite Steward #73502.

Os compósitos resultantes foram ensaiados em relação à permeabilidade (μ“) e à velocidade de aquecimento. Os resultados da - 16- permeabilidade relativa a 150 MHz são mostrados no quadro seguinte. Os valores das Amostras C-l e C-2 são aproximados, devido à dificuldade de medir permeabilidades relativas extremamente baixas na cavidade em linha com a forma de tira.

As velocidades de aquecimento para os quatro compósitos, durante um período de tempo de 60 segundos, são apresentadas na Figura 3. As temperaturas traçadas para a Amostra IA são a média de duas medidas, enquanto que as temperaturas traçadas para as Amostras 1B e C-l são a média de três medidas. Os valores de temperatura para a Amostra C-2 são a média de três medidas para os primeiros 37 segundos, após o que são a média de duas medições.

Amostra Carga de flocos/ferrite Permeabilidade relativa (% em volume) (μ“) a 150 MHz) IA 2,5 0,82 1B 5 1,47 C-l 5,85 0,01 C-2 15,49 0,03

As permeabilidades relativas dos compósitos que contêm ferrites (C-l e C-2) são claramente muito mais baixas que as dos compósitos que contêm os flocos multicamada deste invento (IA e 1B). Isto é verdade mesmo se as ferrites estiverem presentes em cargas de volume mais elevadas que as dos flocos multicamada. Por observação da Figura 3, é também aparente que as Amostras IA e 1B aqueceram a uma velocidade significativamente mais elevada e a uma temperatura mais elevada do que as Amostras C-l e C-2. - 17-

Exemplo 2 A Amostra IA do exemplo anterior foi avaliada numa aplicação de selagem da extremidade de um cabo. Três cabos com bainhas exteriores de polietileno de alta densidade (dois de fibra óptica e um de cobre) foram utilizados na avaliação: Utilizou-se como extremidade a selar um cabo de contagem de 60 fibras da Siecor Corp., Hickory, NC, um cabo de contagem de 216 fibras (4GPX-BXD da American Telephone and Telegraph Corp., Basking Ridge, NJ) e um cabo de núcleo de ar de 50 pares de cobre da American Telephone and Telegaph Corp.,e ainda um tubo de polietileno (Speed Duct SDR 13,5 da Pyramid Industries, Inc., Erie, PA). Cada um dos três cabos foi envolvido com uma peça de tubo com 5 a 8 cm de comprimento. Uma tira larga de 2,7 cm do compósito da Amostra IA foi enrolado em tomo dos cabos, o número de vezes suficiente para preencher o intervalo entre os cabos e o tubo. O tubo foi então feito deslizar sobre o cabos, em tomo dos quais o compósito foi enrolado, para formar um conjunto. Aplicou-se um campo magnético oscilante a 131,5 MHz ao conjunto durante 90 segundos com um nível de potência de 100W. Deixou-se arrefecer o conjunto e depois o mesmo foi cortado para observação da qualidade da ligação no sentido transversal. Em todas as situações, formou-se uma boa ligação (i.e., todos os revestimentos de compósito estavam ligados entre eles, o revestimento interior tinha-se ligado à bainha exterior do cabo, e o revestimento exterior tinha-se ligado ao interior do tubo).

Lisboa, 5 de Julho de 2000

Agente Oficial da Propriedade Industrial RUA VICTOR CORDON, 14 1200 LISBOA

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Compósito absorvedor de energia electromagnética (10) que compreende: • um ligante (14), e • uma pluralidade de flocos multicamada (12) no ligante, em que os flocos multicamada compreendem dois a cerca de 100 pares de camadas, em que cada par de camada compreende uma camada de metal ferromagnético cristalina de película fina (16) adjacente a uma camada dieléctrica (18) de película fina, em que os pares de camada formam uma pilha de camadas alternadas de metal ferromagnético e de camadas dieléctricas.
2. O compósito da reivindicação 1, em que os flocos multicamada estão presentes numa quantidade que varia entre cerca de 0,1 e 10% em volume do compósito.
3. Compósito de acordo com a reivindicação 2, em que cada ) camada de metal ferromagnético compreende uma liga NiFe que contém mais do que 80% em peso de Fe.
4. Compósito de acordo com a reivindicação 2, em que cada camada de metal ferromagnético compreende uma liga NiFe que contém cerca de 80% em peso de Ni e cerca de 20% por cento em peso de Fe.
5. O compósito de acordo com a reivindicação 2, em que o número de pares de camadas nos flocos multicamada varia entre cerca de 10 e 75. -2-
6. Compósito de acordo com a reivindicação 1, em que o ligante é seleccionado dentro do grupo que consiste em: polímero termoplástico, elastómero termoplástico, polímero de cura activado termicamente e misturas dos mesmos.
7. Compósito de acordo com a reivindicação 1, em que o ligante é um adesivo.
8. Compósito de acordo com a reivindicação 1, em que o ligante é polietileno de alta densidade.
9. Compósito de acordo com a reivindicação 2, em que os flocos multicamada estão suficientemente isolados electromagneticamente um do outro, de maneira que a energia electromagnética com uma frequência entre 5 e 6.000 MHz é absorvida pelo compósito de modo a produzir calor.
10. Método de união de dois objectos, o qual compreende: proporcionar um compósito absorvedor de energia electromagnética (10) que compreende por sua vez: • um ligante (14), e • uma pluralidade de flocos multicamada (12) no ligante, em que os flocos multicamada compreendem pelo menos dois pares de camadas, em que cada par de camada compreende uma camada de metal ferromagnético cristalina de película fina (16) adjacente a uma camada dieléctrica (18) de película fina, em que os pares de camada formam uma pilha de camadas alternadas de metal ferromagnético e camadas dieléctricas. colocar dois objectos a serem unidos adjacentemente um em relação ao outro e cada um em contacto directo com o compósito; e proporcionar energia electromagnética com uma frequência na gama de 5 a 6000 -3 - MHz na forma de um campo magnético oscilante, em que o campo intersecta o compósito durante um período de tempo suficiente para produzir calor no compósito, para ligar os dois objectos um ao outro por meio de derretimento, fusão e cura de adesivo. Lisboa, 5 de Julho de 2000

JORGE CRUZ Agente Oficial da Propriedade Industrial RUA VICTOR CORDON, 14 1200 USBOA