RU2324989C2 - Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения - Google Patents
Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2324989C2 RU2324989C2 RU2006121842/28A RU2006121842A RU2324989C2 RU 2324989 C2 RU2324989 C2 RU 2324989C2 RU 2006121842/28 A RU2006121842/28 A RU 2006121842/28A RU 2006121842 A RU2006121842 A RU 2006121842A RU 2324989 C2 RU2324989 C2 RU 2324989C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composite material
- alloy
- amorphous
- nanocrystals
- electromagnetic radiation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Abstract
Изобретение относится к средствам для защиты от электромагнитных полей радиочастотного диапазона и может применяться для обеспечения электромагнитной совместимости технических средств в различных отраслях промышленности, а также для защиты биологических объектов от патогенного влияния электромагнитных полей естественного и искусственного происхождения. Изобретение направлено на повышение коэффициента экранирования, что обеспечивается за счет того, что в материале, состоящем из полимерной основы, в которой распределены частицы аморфного магнитомягкого сплава Fe-Cu-Nb-Si-B или Co-Fe-Ni-Cu-Nb-Si-B с нанокристаллической структурой и размером от 1 до 100 мкм, согласно изобретению использованы частицы сплава, содержащие нанокристаллы соединения α-(Fe, Si) или ε-Co объемной плотностью (0,6÷1,4)·10-5 1/нм3. 1 табл., 1 ил.
Description
Изобретение относится к материалам для защиты от электромагнитных полей радиочастотного диапазона и может применяться для обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) технических средств в различных отраслях промышленности, а также для защиты биологических объектов от патогенного влияния электромагнитных полей естественного и искусственного происхождения.
Материалы для защиты от электромагнитного излучения необходимы для уменьшения и снижения вплоть до нуля электромагнитного поля, которое оказывает негативное влияние на работу электронного оборудования, электрических и магнитных устройств, а также биологических объектов.
В настоящее время для создания защитных материалов от электромагнитного излучения используются порошки аморфных магнитомягких сплавов системы Co-Fe-Ni-Cu-Nb-Si-B или Fe-Cu-Nb-Si-B. Такой композиционный материал обычно состоит из частиц порошка аморфного сплава и диэлектрического связующего материала, в котором частицы равномерно распределены.
Известны патенты США №4,923,533, №5,252,148 и патент Японии №59201493, в которых материал для защиты от электромагнитных полей предлагается изготавливать в виде композиционного материала из порошков аморфных магнитомягких сплавов на основе полимерного связующего. Для изготовления таких материалов используются порошки чешуйчатой формы аморфных сплавов базовых систем Fe-Si-B или Co-Fe-Ni-Si-B. Размер частиц порошка варьируется от 0,01 до 300 мкм, а коэффициент формы (отношение толщины к максимальной длине частицы) таких порошков варьируется от 10 до 1500. Объемное содержание порошка в полимерном связующем варьируется от 1 до 60%.
Повышение эффективности экранирования в таких материалах возможно за счет увеличения магнитной проницаемости. Этот эффект может быть реализован двумя способами. Во-первых, за счет увеличения объемного содержания порошка в полимерной матрице более 60%, что технологически трудно реализуемо. Во-вторых, за счет перевода аморфной структуры порошка магнитомягкого сплава в нанокристаллическое состояние, приводящее к увеличению магнитной проницаемости.
Наиболее близким по технической сущности и принятым нами за прототип является изобретение по патенту США №4,923,533, суть которого заключается в следующем. Порошок аморфного магнитомягкого сплава дисперсностью от 1 до 100 мкм и коэффициентом формы от 10 до 1000 равномерно распределен в полимерном связующем с объемным содержанием от 10 до 60%. Магнитная проницаемость (μ) такого композита находится в интервале от 15 до 70.
Недостатком предлагаемого изобретения является то, что в данной конструкции повышение эффективности экранирования и магнитной проницаемости выше 70 возможно только при объемном содержании порошка в полимерном связующем более 60%.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение магнитной проницаемости и, как следствие, коэффициента экранирования за счет формирования в структуре частиц аморфного магнитомягкого сплава нанокристаллов α-Fe или ε-Со.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что в известном материале, состоящем из полимерной основы, в которой распределены частицы аморфного магнитомягкого сплава Fe-Cu-Nb-Si-B или Co-Fe-Ni-Cu-Nb-Si-B размером от 1 до 100 мкм, согласно изобретению использованы частицы с нанокристаллической структурой, содержащие нанокристаллы соединения α-(Fe, Si) или ε-Со объемной плотностью (0,6÷1,4)·10-5 1/нм3, что повышает магнитную проницаемость до 90 и более.
Согласно изобретению предлагаемый материал, представленный на чертеже, состоит из частиц порошка аморфного магнитомягкого металлического сплава с нанокристаллической структурой (1) и полимерной основы для фиксации положения частиц порошка (2).
Использование в качестве наполнителя материала, обладающего нанокристаллической структурой, обеспечивает увеличение магнитной проницаемости.
Пример конкретного выполнения: в лабораторных условиях авторами были изготовлены три образца композиционного материала, в которых в качестве наполнителя были использованы частицы с нанокристаллической структурой, содержащей нанокристаллы соединений α-(Fe, Si) и нанокристаллы соединений ε-Со с объемной плотностью (0,30; 0,60; 0,70; 1,16; 1,40; 1,54; 1,91 и 2,60)·10-5 1/нм3 каждого соединения, распределенные в полимерной основе, и три образца, содержащие порошок аморфного магнитомягкого сплава дисперсностью от 1,0 до 100 мкм с объемным содержанием 60%, равномерно распределенного в полимерном связующем. Затем на магнитометрической установке определена магнитная проницаемость всех образцов. Результаты испытаний приведены в таблице.
Проведенные нами эксперименты показали, что при объемной плотности нанокристаллов α-(Fe,Si) или ε-Со (0,6÷1,4)·10-5 1/нм3 магнитная проницаемость (μ) композитов по сравнению с аморфным состоянием увеличивается в 2-3 раза и составляет от 90 до 135 (табл.). Экспериментально установлено, что при объемной плотности нанокристаллов в аморфной матрице менее 0,6·10-5 1/нм3 эффект повышения μ не наблюдается. При больших, чем 1,4·10-5 1/нм3, происходит уменьшение μ.
Материал работает следующим образом:
Электромагнитная волна, проникшая в глубь материала, интенсивней поглощается в нем за счет более высокой поглощающей способности нанокристаллической структуры, обладающей большей магнитной проницаемостью по сравнению с аморфной. При достижении электромагнитной волной противоположной поверхности происходит ее большее поглощение, что приводит к повышению коэффициента экранирования.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения выразится в снижении толщины и уменьшении массогабаритных характеристик композиционного материала, что позволит повысить надежность работы электронных и электротехнических средств, обеспечить эффективную защиту биологических объектов за счет повышения магнитной проницаемости композиционного материала и, как следствие, коэффициента экранирования электромагнитных полей радиочастотного диапазона.
| Таблица. Свойства предлагаемого и известного композиционных материалов |
|||||
| Композиционный материал | № | Сплав | Тип нанокристаллов в аморфной матрице | Объемная плотность нанокристаллов, 1/нм3·10-5 | Магнитная проницаемость, μ |
| Предлагаемый | 1 | Fe-Cu-Nb-Si-B | - | 0* | 50 |
| 2 | Fe-Cu-Nb-Si-B | α-(Fe, Si) | 0,3 | 73,5 | |
| 3 | Fe-Cu-Nb-Si-B | α-(Fe, Si) | 0,60 | 92,5 | |
| 4 | Fe-Cu-Nb-Si-B | α-(Fe, Si) | 0,70 | 119,5 | |
| 5 | Fe-Cu-Nb-Si-B | α-(Fe, Si) | 1,16 | 122,5 | |
| 6 | Fe-Cu-Nb-Si-B | α-(Fe, Si) | 1,40 | 91,0 | |
| 7 | Fe-Cu-Nb-Si-B | α-(Fe, Si) | 1,54 | 71,0 | |
| 8 | Fe-Cu-Nb-Si-B | α-(Fe, Si) | 1,91 | 55,0 | |
| 9 | Fe-Cu-Nb-Si-B | α-(Fe, Si) | 2,60 | 25,0 | |
| 10 | Co-Fe-Ni-Cu-Nb-Si-B | - | 0* | 50,0 | |
| 11 | Co-Fe-Ni-Cu-Nb-Si-B | ε-CO | 0,3 | 77,5 | |
| 12 | Co-Fe-Ni-Cu-Nb-Si-B | ε-Co | 0,60 | 90,0 | |
| 13 | Co-Fe-Ni-Cu-Nb-Si-B | ε-Co | 0,70 | 115,0 | |
| 14 | Co-Fe-Ni-Cu-Nb-Si-B | ε-Со | 1,16 | 112,5 | |
| 15 | Co-Fe-Ni-Cu-Nb-Si-B | ε-Co | 1,40 | 92,5 | |
| 16 | Co-Fe-Ni-Cu-Nb-Si-B | ε-Со | 1,54 | 65,0 | |
| 17 | Co-Fe-Ni-Cu-Nb-Si-B | ε-Co | 1,91 | 62,5 | |
| 18 | Co-Fe-Ni-Cu-Nb-Si-B | ε-Со | 2,60 | 17,5 | |
| Известный | Co-Fe-Ni-Cu-Nb-Si-B | - | 0* | 42,5 | |
| Примечание: В таблице приведены значения испытаний трех образцов на точку. 0* - соответствует аморфному состоянию. При объемной плотности нанокристаллов α-(Fe, Si) или ε-Со (0,6÷1,4)·10-5 1/нм3 магнитная проницаемость (μ) композитов по сравнению с аморфным состоянием увеличивается в 2-3 раза и составляет от 90 до 135. При объемной плотности нанокристаллов менее 0,6×10-5 1/нм3 эффект повышения μ не наблюдается. При больших, чем 1,4×10-5 1/нм3, значения объемной плотности происходит уменьшение μ. |
|||||
Claims (1)
- Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения, состоящий из полимерной основы, в которой распределены частицы сплава Fe-Cu-Nb-Si-B или Co-Fe-Ni-Cu-Nb-Si-B с нанокристаллической структурой и размером от 1 до 100 мкм, отличающийся тем, что частицы сплава содержат нанокристаллы соединений α-(Fe, Si) или ε-Со объемной плотностью (0,6÷1,4)·10-5 1/нм3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006121842/28A RU2324989C2 (ru) | 2006-06-19 | 2006-06-19 | Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006121842/28A RU2324989C2 (ru) | 2006-06-19 | 2006-06-19 | Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006121842A RU2006121842A (ru) | 2007-12-27 |
| RU2324989C2 true RU2324989C2 (ru) | 2008-05-20 |
Family
ID=39018713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006121842/28A RU2324989C2 (ru) | 2006-06-19 | 2006-06-19 | Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2324989C2 (ru) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2492050C2 (ru) * | 2007-10-16 | 2013-09-10 | Магнетик Компонентс Свиден АБ | Магнитомягкий индуктивный элемент на основе порошка и способ и устройство для его получения |
| RU2503913C2 (ru) * | 2012-02-07 | 2014-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России" (федеральный центр науки и высоких технологий) | Легкий защитный костюм спасателя с защитным жилетом от электромагнитного излучения |
| RU2529494C2 (ru) * | 2012-11-29 | 2014-09-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Многослойный композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения |
| RU2532256C1 (ru) * | 2013-07-11 | 2014-11-10 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" | Поглотитель электромагнитных волн |
| RU194032U1 (ru) * | 2018-10-16 | 2019-11-25 | Владимир Алексеевич Некрасов | Материал-модулятор для защиты биологических объектов |
| RU2757827C1 (ru) * | 2020-10-20 | 2021-10-21 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное авиационное училище летчиков имени Героя Советского Союза А.К. Серова" | Способ нанесения теплозащитного электропроводящего покрытия на углеродные волокна и ткани |
-
2006
- 2006-06-19 RU RU2006121842/28A patent/RU2324989C2/ru active
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2492050C2 (ru) * | 2007-10-16 | 2013-09-10 | Магнетик Компонентс Свиден АБ | Магнитомягкий индуктивный элемент на основе порошка и способ и устройство для его получения |
| RU2503913C2 (ru) * | 2012-02-07 | 2014-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России" (федеральный центр науки и высоких технологий) | Легкий защитный костюм спасателя с защитным жилетом от электромагнитного излучения |
| RU2529494C2 (ru) * | 2012-11-29 | 2014-09-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Многослойный композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения |
| RU2532256C1 (ru) * | 2013-07-11 | 2014-11-10 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" | Поглотитель электромагнитных волн |
| RU194032U1 (ru) * | 2018-10-16 | 2019-11-25 | Владимир Алексеевич Некрасов | Материал-модулятор для защиты биологических объектов |
| RU2757827C1 (ru) * | 2020-10-20 | 2021-10-21 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное авиационное училище летчиков имени Героя Советского Союза А.К. Серова" | Способ нанесения теплозащитного электропроводящего покрытия на углеродные волокна и ткани |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006121842A (ru) | 2007-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Olad et al. | Electromagnetic interference attenuation and shielding effect of quaternary Epoxy-PPy/Fe3O4-ZnO nanocomposite as a broad band microwave-absorber | |
| RU2324989C2 (ru) | Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения | |
| Kumar et al. | Electromagnetic interference shielding behaviors of in-situ polymerized ferrite-polyaniline nano-composites and ferrite-polyaniline deposited fabrics in X-band frequency range | |
| Jafarian et al. | Enhanced microwave absorption characteristics of nanocomposite based on hollow carbonyl iron microspheres and polyaniline decorated with MWCNTs | |
| Shilan et al. | A comparison of field-dependent rheological properties between spherical and plate-like carbonyl iron particles-based magneto-rheological fluids | |
| Berasategi et al. | Fe nanoparticles produced by electric explosion of wire for new generation of magneto-rheological fluids | |
| Shah et al. | The influence of particle size on the rheological properties of plate-like iron particle based magnetorheological fluids | |
| Zhu et al. | Thickness optimization towards microwave absorption enhancement in three-layer absorber based on SrFe12O19, SiO2@ SrFe12O19 and MWCNTs@ SrFe12O19 nanocomposites | |
| Chen et al. | Enhanced electromagnetic interference shielding properties of carbon fiber veil/Fe3O4 nanoparticles/epoxy multiscale composites | |
| Liu et al. | GHz range absorption properties of α-Fe/Y2O3 nanocomposites prepared by melt-spun technique | |
| Yang et al. | Microwave absorbing properties of iron nanowire at x-band frequencies | |
| Cao et al. | Microwave absorption characteristics of polyaniline@ Ba0. 5Sr0. 5Fe12O19@ MWCNTs nanocomposite in X-band frequency | |
| Singh et al. | Structural, dielectric and magnetic properties of nanocrystalline BaFe12O19 hexaferrite processed via sol-gel technique | |
| Bhingardive et al. | New physical insights into the electromagnetic shielding efficiency in PVDF nanocomposites containing multiwall carbon nanotubes and magnetic nanoparticles | |
| Laherisheth et al. | Influence of particle shape on the magnetic and steady shear magnetorheological properties of nanoparticle based MR fluids | |
| Yeswanth et al. | Recent developments in RAM based MWCNT composite materials: a short review | |
| Mandal et al. | Effect of BaTiO3 on the microwave absorbing properties of Co‐doped Ni‐Zn ferrite nanocomposites | |
| CN107148207A (zh) | 一种复合微球颗粒电磁吸波填料以及具有该电磁吸波填料的电磁屏蔽材料 | |
| Kumar et al. | Magnetization and thickness dependent microwave attenuation behaviour of Ferrite-PANI composites and embedded composite-fabrics prepared by in situ polymerization | |
| Wang et al. | Synthesis of absorbing coating based on magnetorheological gel with controllable electromagnetic wave absorption properties | |
| Tammareddy et al. | Complex permittivity, permeability and microwave absorbing properties of PANI coated MWCNTs/Manganese Zinc ferrite nanocomposite | |
| RU2380867C1 (ru) | Композиционный радиопоглощающий материал | |
| Liu et al. | Facilitating enhanced microwave absorption properties of barium hexaferrite/polyaniline composites based on tunable interfacial polarization by rare earth doping | |
| Alamri et al. | Electromagnetic shielding, absorption and physicochemical evaluations of Fe3N@ C nanocomposite decorated with Poly (DCBP-co-BT) for absorption application in 8–12 GHz | |
| Heydari et al. | Nanosized amorphous (Co ‚Fe) oxide particles decorated PANI–CNT: facile synthesis ‚characterization ‚magnetic ‚electromagnetic properties and their application |