RU2644399C9 - Композиционный радиопоглощающий материал и способ его изготовления - Google Patents
Композиционный радиопоглощающий материал и способ его изготовления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2644399C9 RU2644399C9 RU2016144968A RU2016144968A RU2644399C9 RU 2644399 C9 RU2644399 C9 RU 2644399C9 RU 2016144968 A RU2016144968 A RU 2016144968A RU 2016144968 A RU2016144968 A RU 2016144968A RU 2644399 C9 RU2644399 C9 RU 2644399C9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- alloy
- composite material
- particles
- dielectric
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- G—PHYSICS
- G12—INSTRUMENT DETAILS
- G12B—CONSTRUCTIONAL DETAILS OF INSTRUMENTS, OR COMPARABLE DETAILS OF OTHER APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G12B17/00—Screening
- G12B17/02—Screening from electric or magnetic fields, e.g. radio waves
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Abstract
Изобретение относится к средствам для защиты от электромагнитных полей: электротехнических и электронных. Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения, состоящий из полимерной основы с распределенными в ней частицами сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B, представляющий собой многослойную конструкцию, каждый слой которой выполнен из указанного состава, а содержание частиц сплава в каждом слое составляет 70-90 мас. % и ограничено определенным диапазоном размеров частиц из непрерывного ряда 1-200 мкм с увеличением размерности частиц в каждом последующем слое, в качестве первого слоя используется аморфная лента сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B. Способ изготовления композиционного материала, включающий наложение радиопоглощающих слоев, начиная с самого толстого слоя по мере уменьшения толщины слоев, первый слой укладывается из экранирующей аморфной ленты сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B, а последующие слои накладываются исходя из толщины каждого последующего слоя, рассчитываемой по формуле:
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способам получения композиционных материалов на основе магнитомягких порошков для эффективного поглощения электромагнитных волн в диапазоне частот от 10 МГц до 10 ГГц. Изобретение может быть использовано в различных областях электронной техники, в частности для улучшения электромагнитной совместимости приборов, для защиты биологических объектов от электромагнитного излучения, для улучшения диаграмм направленности антенн.
В настоящее время интенсивно разрабатываются материалы, поглощающие электромагнитное излучение включенными в их состав мелкодисперсными проводящими частицами. Все способы изготовления радиопоглощающих композитов с металлическими и неметаллическими наполнителями включают в себя стадии смешивания связующего (чаще всего, полимерного) с наполнителем, ориентацию наполнителя в связующем (при необходимости) и отверждение композита. Таким образом, необходимо разработать способ производства, позволяющий сократить производственный цикл и заранее предсказать толщину многослойного покрытия. Также немаловажным фактором при изготовлении являются массогабаритные характеристики композита. На данный момент имеется ряд патентов, связанных с получением радиопоглощающих материалов
Известно антирадарное покрытие (патент US №4173018), получаемое из смеси сферических намагниченных частиц размером 0,5-20 мкм в виде порошкообразного железа или покрытых намагниченным материалом стеклянных шариков и диэлектрического связующего, причем намагниченные частицы составляют приблизительно 80% веса смеси, а в качестве связующего использована термостойкая силиконовая композиция. Этот радиопоглощающий материал обеспечивает ослабление энергии ЭМВ на 12-20 дБ в диапазоне 2-10 ГГц при толщине покрытия приблизительно 1 мм (0,040 дюйма). Недостатком данного РПП является узкий диапазон рабочих частот.
Известен радиопоглощающий материал (патент RU №2167840), состоящий из смеси 0,30-0,45 или 0,55-0,75 мольных долей титаната стронция и 0,70-0,55 или 0,45-0,25 мольных долей соответственно соединений с общей формулой BiMO3, где М выбран из группы элементов, включающей хром, марганец, железо. К недостатку известного материала следует отнести его значительную толщину, необходимую для эффективного поглощения радиоволн.
Известен поглотитель электромагнитного излучения (TW №285528), основу которого составляет поперечно-сшитый силиконовый гель, в котором диспергированы замедлитель и поглотитель электромагнитного излучения, введенный в количестве 200-800 мас. ч. на 100 мас. ч. силиконового геля. Для эффективного поглощения электромагнитного излучения требуется большая масса известного поглотителя, что ограничивает область его применения.
Известно радиопоглощающее покрытие (патент ЕР №1912487), включающее матрицу в виде тонкого листа из органического полимера или неорганического материала, в которой диспергированы ультратонкие углеродные частицы в количестве 0,01-20,0 мас. % от общей массы покрытия, а также содержится наполнитель, выбранный из группы, содержащей металлические частицы, карбонат магния, углеродную сажу, углеродные волокна, стеклянные волокна или их смеси. Известный радиопоглощающий материал имеет неоднородные свойства из-за трудности равномерного введения ингредиентов в основу.
Основной целью создания новых поглотителей электромагнитного излучения является расширение частотного диапазона и повышение эффективности радиопоглощения при одновременном уменьшении толщины и веса всего материала и расширение диапазона возможных применений радиопоглощающего покрытия. В связи с этим необходимо разработать экономически и технологически целесообразный способ изготовления многослойных композиционных материалов.
В патенте РФ 2369947 описан материал для поглощения электромагнитных волн (ЭМВ), который может быть использован для уменьшения изрезанности или улучшения формы диаграмм направленности (ДН) антенн в антенных устройствах, состоящих из одной или нескольких антенн, размещенных в непосредственной близости с металлической или диэлектрической поверхностью сложной геометрической формы, а также для снижения радиолокационной видимости антенной системы, например, самолетного применения. Сущность изобретения заключается в том, что в составе на основе диэлектрика, состоящего из карбонильного железа и полимерного связующего, в качестве полимерного связующего использован эпоксидный эластомер с отвердителем при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: эпоксидный эластомер - 100, отвердитель - 8, карбонильное железо - 200-600. Данное радиопоглощающее покрытие обладает высокой адгезионной и механической прочностью и удобно для нанесения непосредственно на изделие. При этом радиопоглощающее покрытие является однослойным, а его толщина определяется из условия минимальной изрезанности диаграммы направленности антенны и в требуемом диапазоне частот и поляризаций составляет 0,18 λ, ср.
Также известен поглотитель ЭМВ (патент РФ №2155420) для работы в диапазоне сверхвысоких частот. Материал может быть использован для уменьшения радиолокационной видимости объектов различного назначения и конфигураций. Радиопоглощающий материал, который используется в этом радиопоглощающем покрытии, включает в себя в качестве полимерного связующего синтетический клей «Элатон» на основе латекса и в качестве магнитного наполнителя - порошкообразный феррит или карбонильное железо при соотношении компонентов, мас. %: синтетический клей «Элатон» на основе латекса 80-20, порошкообразный феррит или карбонильное железо 20-80. Способ получения радиопоглощающего покрытия и управления его свойствами включает нанесение на металлическую подложку первых трех-четырех слоев указанного радиопоглощающего материала с определенным соотношением ингредиентов, измерение величины коэффициента поглощения полученного радиопоглощающего покрытия, сравнение ее с расчетной величиной для данного количества слоев радиопоглощающего материала с данным соотношением ингредиентов. Если величина измеренного коэффициента поглощения превышает расчетную, то удаляют часть верхнего слоя радиопоглощающего материала до получения величины требуемого коэффициента поглощения, а если меньше расчетной, то приготавливают порцию радиопоглощающего материала с соотношением ингредиентов, обеспечивающим при нанесении требуемую величину коэффициента поглощения. Операцию повторяют, нанося такое количество слоев радиопоглощающего материала, которое обеспечивает получение заданного коэффициента поглощения всего радиопоглощающего покрытия в целом. Недостатком такого способа является необходимость контролировать коэффициент поглощения в процессе изготовления композита.
Согласно изобретению RU 2155420 толщину каждого слоя диэлектрика необходимо увеличивать от слоя к слою пропорционально длине волны согласования поглощаемого поддиапазона частот в соответствии с соотношением
где λn - центральная длина волны согласования поглощаемого поддиапазона частот; n=1, 2, …, N - порядковый номер слоя диэлектрика и поглощаемого поддиапазона частот; ε - диэлектрическая проницаемость диэлектрика. Однако данная формула учитывает исключительно свойства диэлектрика и не учитывает возможный магнитный наполнитель в композите.
Целью разрабатываемого изобретения является создание защитного радиопоглощающего покрытия с прогнозируемой толщиной слоя на основе частиц сплава Fe-Cu-Nb-Si-B и полимерного связующего и способа изготовления этого покрытия.
За прототип разрабатываемого способа изготовления предлагается взять патент РФ 2529494. Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения состоит из полимерной основы с распределенными в ней частицами сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-В, отличается тем, что он представляет собой многослойную конструкцию, каждый слой которой выполнен из указанного состава, а содержание частиц сплава в каждом слое составляет 70-90 мас. % и ограничено определенным диапазоном размеров частиц из непрерывного ряда 1-200 мкм с увеличением размерности частиц в каждом последующем слое. Материал обладает широким рабочим диапазоном частот от 100 МГц до 10 ГГц с сохранением низких значений коэффициента отражения и высоких значений магнитной проницаемости. Однако данное защитное покрытие имеет значительную толщину, что ограничивает области применения.
По сравнению с прототипом композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения, состоящий из полимерной основы с распределенными в ней частицами сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B, представляющий собой многослойную конструкцию, каждый слой которой выполнен из указанного состава, а содержание частиц сплава в каждом слое составляет 70-90 мас. % и ограничено определенным диапазоном размеров частиц из непрерывного ряда 1-200 мкм с увеличением размерности частиц в каждом последующем слое, отличается тем, что в качестве первого слоя используется аморфная лента сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B, являющаяся эффективным экраном и позволяющая реализовать эффект интерференции падающей и отраженной волн.
Другой отличительной особенностью является внешний слой, выполненный в виде диэлектрика без наполнителя, что позволяет уменьшить отражение от композиционного материала вследствие наличия плавного градиента волнового сопротивления от слоя к слою.
По сравнению с аналогами способ изготовления композиционного материала, заключающийся в том, что наложение радиопоглощающих слоев происходит, начиная с самого толстого слоя по мере уменьшения толщины слоев рассчитываемой по формуле: , заканчивая внешним слоем из связующего - диэлектрика без наполнителя, при этом первый слой укладывается из экранирующей аморфной ленты сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B.
Технический эффект от предлагаемого способа достигается за счет создания многослойного широкополосного радиопоглощающего композиционного материала на основе порошкового наполнителя различных фракций с оптимизированной толщиной каждого слоя, а также уменьшения отражения за счет наличия внешнего слоя диэлектрика.
Технико-экономический эффект от предлагаемого способа получения порошка заключается в использовании практически безотходной технологии дезинтеграторной обработки (за счет возможности повторного использования порошка для размола до нужного размера фракции), а также в уменьшении массогабаритных характеристик многослойного композита за счет уменьшения толщины каждого слоя. Экономический эффект заключается в использовании для производства порошка сырья (аморфной ленты сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B) российского производства.
Claims (3)
1. Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения, состоящий из полимерной основы с распределенными в ней частицами сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B, представляющий собой многослойную конструкцию, каждый слой которой выполнен из указанного состава, а содержание частиц сплава в каждом слое составляет 70-90 мас. % и ограничено определенным диапазоном размеров частиц из непрерывного ряда 1-200 мкм с увеличением размерности частиц в каждом последующем слое, отличающийся тем, что в качестве первого слоя используется аморфная лента сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B, являющаяся эффективным экраном и позволяющая реализовать эффект интерференции падающей и отраженной волн.
2. Композиционный материал по п. 1, отличающийся тем, что внешний слой выполнен в виде диэлектрика без наполнителя, что позволяет уменьшить отражение от композиционного материала вследствие наличия плавного градиента волнового сопротивления от слоя к слою.
3. Способ изготовления композиционного материала по пп. 1-2, заключающийся в том, что наложение радиопоглощающих слоев происходит, начиная с самого толстого слоя по мере уменьшения толщины слоев, рассчитываемой по формуле: , заканчивая внешним слоем из связующего - диэлектрика без наполнителя, при этом первый слой укладывается из экранирующей аморфной ленты сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016144968A RU2644399C9 (ru) | 2016-11-16 | 2016-11-16 | Композиционный радиопоглощающий материал и способ его изготовления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016144968A RU2644399C9 (ru) | 2016-11-16 | 2016-11-16 | Композиционный радиопоглощающий материал и способ его изготовления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2644399C1 RU2644399C1 (ru) | 2018-02-12 |
RU2644399C9 true RU2644399C9 (ru) | 2018-05-16 |
Family
ID=61226698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016144968A RU2644399C9 (ru) | 2016-11-16 | 2016-11-16 | Композиционный радиопоглощающий материал и способ его изготовления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2644399C9 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2119216C1 (ru) * | 1996-08-13 | 1998-09-20 | Центральный научно-исследовательский институт машиностроения | Поглотитель электромагнитных волн и способ его изготовления |
JP4775679B2 (ja) * | 2001-05-15 | 2011-09-21 | 日立金属株式会社 | 積層薄帯の製造方法および製造装置 |
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 |
US9222145B2 (en) * | 2009-01-20 | 2015-12-29 | Hitachi Metals, Ltd. | Soft magnetic alloy ribbon and its production method, and magnetic device having soft magnetic alloy ribbon |
-
2016
- 2016-11-16 RU RU2016144968A patent/RU2644399C9/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2119216C1 (ru) * | 1996-08-13 | 1998-09-20 | Центральный научно-исследовательский институт машиностроения | Поглотитель электромагнитных волн и способ его изготовления |
JP4775679B2 (ja) * | 2001-05-15 | 2011-09-21 | 日立金属株式会社 | 積層薄帯の製造方法および製造装置 |
US9222145B2 (en) * | 2009-01-20 | 2015-12-29 | Hitachi Metals, Ltd. | Soft magnetic alloy ribbon and its production method, and magnetic device having soft magnetic alloy ribbon |
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 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2644399C1 (ru) | 2018-02-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | Radar stealth and mechanical properties of a broadband radar absorbing structure | |
Jayalakshmi et al. | Polymer matrix composites as broadband radar absorbing structures for stealth aircrafts | |
Zuo et al. | A miniaturized metamaterial absorber for ultrahigh-frequency RFID system | |
CN107465000B (zh) | 宽带、极化不敏感螺旋编码rcs减缩超表面及其设计方法 | |
Abbas et al. | Complex permittivity, complex permeability and microwave absorption properties of ferrite–polymer composites | |
CN105655721A (zh) | 基于频率选择表面的双波段复合宽频带吸波材料 | |
JP6524356B1 (ja) | ミリ波帯域用電波吸収シート及びミリ波電波吸収方法 | |
CN106332533A (zh) | 吸波超材料 | |
US6359581B2 (en) | Electromagnetic wave abosrber | |
Fu et al. | Ultra-wideband microwave absorber via an integrated metasurface and impedance-matching lattice design | |
RU2644399C9 (ru) | Композиционный радиопоглощающий материал и способ его изготовления | |
RU2423761C1 (ru) | Способ получения многослойного радиопоглощающего материала и радиопоглощающий материал, полученный этим способом | |
TWI716155B (zh) | 電容式匿蹤複合結構 | |
RU2500704C2 (ru) | Поглотитель электромагнитных волн и радиопоглощающий материал для его изготовления | |
RU2529494C2 (ru) | Многослойный композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения | |
Park et al. | Design of wide bandwidth pyramidal microwave absorbers using ferrite composites with broad magnetic loss spectra | |
CN1216166A (zh) | 电磁波吸收板及其制造材料 | |
Aytaç et al. | A review of the radar absorber material and structures | |
US20210407736A1 (en) | Matrix assembly having solid dielectric elements and a tailored bulk dielectric constant and method of manufacturing same | |
Gong et al. | Design of ultra wideband microwave absorber effectual for objects of arbitrary shape | |
Pratap et al. | Structural design of radar absorber using glass fiber-epoxy composites loaded with BaU hexaferrite for defence applications | |
KR101004026B1 (ko) | 광대역 2층형 전자파 흡수체 시트 및 이를 제조하는 방법 | |
KR100907669B1 (ko) | 전자파 차폐를 위한 조성물 | |
RU162226U1 (ru) | Устройство для поглощения электромагнитного излучения | |
RU2626073C1 (ru) | Сверхширокополосное радиопоглощающее покрытие |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TH4A | Reissue of patent specification | ||
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL 5-2018 FOR INID CODE(S) (73) |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200415 Effective date: 20200415 |