RU2743900C1 - Method of producing composite carbon radar absorbing product - Google Patents

Method of producing composite carbon radar absorbing product Download PDF

Info

Publication number
RU2743900C1
RU2743900C1 RU2020106633A RU2020106633A RU2743900C1 RU 2743900 C1 RU2743900 C1 RU 2743900C1 RU 2020106633 A RU2020106633 A RU 2020106633A RU 2020106633 A RU2020106633 A RU 2020106633A RU 2743900 C1 RU2743900 C1 RU 2743900C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electromagnetic waves
binder
volume
composite material
particles
Prior art date
Application number
RU2020106633A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Сергеевич Петров
Егор Викторович Олифер
Original Assignee
Игорь Сергеевич Петров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Сергеевич Петров filed Critical Игорь Сергеевич Петров
Priority to RU2020106633A priority Critical patent/RU2743900C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2743900C1 publication Critical patent/RU2743900C1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q17/00Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Abstract

FIELD: radio mechanic.SUBSTANCE: invention relates to methods of producing composite materials absorbing electromagnetic waves, which are composite materials based on highly porous mineral fillers and electrically conductive particles. The method of obtaining a composite material absorbing electromagnetic waves includes the process of mixing the components: a highly porous mineral filler with a density of no more than 0.2 g / cm3 in an amount of 50-82% of the volume, an electrically conductive material 1545% of the volume, a binder 38% of the total volume of the mixture at 1300 rpm -1500 rpm for 35-45 minutes.EFFECT: invention improves efficiency of the method for producing a composite material absorbing electromagnetic waves.1 cl, 7 tbl

Description

Изобретение относится к средствам поглощения электромагнитной энергии, представляющие собой композиционные материалы на основе высокопористых минеральных наполнителей и электропроводящих частиц, которые в смеси с органическими и неорганическими связующими образуют радиозащитные материалы строительного назначения, относится так же к способам получения таких материаловThe invention relates to means for absorbing electromagnetic energy, which are composite materials based on highly porous mineral fillers and electrically conductive particles, which, in a mixture with organic and inorganic binders, form radioprotective materials for construction purposes, also relates to methods for producing such materials

Изобретение может быть использовано для производства легких строительных бетонов, штукатурных и кладочных растворов, используемых при строительстве и отделочных работах с целью снижения уровня электромагнитного поля (ЭМП) внутри помещений.The invention can be used for the production of lightweight construction concrete, plaster and masonry mortars used in construction and finishing works in order to reduce the level of the electromagnetic field (EMF) inside the premises.

Известен способ получения электропроводящего бетона, включающий перемешивание цемента, порошкообразного графита и песка с последующим добавлением в смесь воды и перемешиванием с получением смеси, ее формование и сушку до полного затвердевания, в котором сначала осуществляют перемешивание порошкообразного графита с цементом, затем с песком, а сушку ведут при комнатной температуре, причем смесь содержит компоненты при следующем соотношении, мас. %: порошкообразный графит 25-35, цемент 20-30, песок 25-45, вода - остальное (RU 2291130 С1, 10.01.2007).A known method of producing electrically conductive concrete, including mixing cement, powdered graphite and sand, followed by adding water to the mixture and mixing to obtain a mixture, shaping and drying until complete solidification, in which the powdery graphite is first mixed with cement, then with sand, and drying lead at room temperature, and the mixture contains components in the following ratio, wt. %: powdered graphite 25-35, cement 20-30, sand 25-45, water - the rest (RU 2291130 C1, 10.01.2007).

Недостатком вышеуказанных материалов является использование в качестве электропроводного наполнителя порошка графита.The disadvantage of the above materials is the use of graphite powder as an electrically conductive filler.

Минимальный размер частицы графита имеют в порошках такого сухого коллоидно-графитового препарата составляет 1-10 мкм, при этом удельная поверхность частиц не превышает 3 м2/г, что сказывается на эффективности ослабления электромагнитного излучения (далее ЭМИ) и требует применения высоких концентраций графита для получения сквозной проводимости (квантовых эффектов). Высокое содержание графита в таком материале обуславливает резкое удорожание материала и ухудшение его механических свойств. Кроме того, наполненные графитом материалы (бетон, слой штукатурки) ослабляют ЭМИ в основном за счет отражения от поверхности (экранирования). Такое экранирование не решает проблемы защиты человека от повышенного уровня ЭМИ, так как в этом случае электромагнитная волна меняет только направление распространения. Защитив таким способом какой-либо объект, особенно в случае плотной застройки мегаполиса, за счет наложения и резонанса отраженных волн можно получить вокруг объекта локальные поля, напряженность которых намного превышает напряженность падающего ЭМИ и допустимые нормативы. Аналогичный эффект может проявиться и внутри помещения, в котором работает оборудование, создающее ЭМП. Радиозащитный материал для коллективной защиты от ЭМП должен в большей степени поглощать, чем отражать ЭМИ.The minimum size of graphite particles in powders of such a dry colloidal-graphite preparation is 1-10 microns, while the specific surface area of the particles does not exceed 3 m 2 / g, which affects the efficiency of attenuation of electromagnetic radiation (hereinafter EMP) and requires the use of high concentrations of graphite for obtaining through conduction (quantum effects). The high content of graphite in such a material causes a sharp rise in the cost of the material and deterioration of its mechanical properties. In addition, graphite-filled materials (concrete, plaster layer) attenuate EMP mainly through surface reflection (shielding). Such shielding does not solve the problem of protecting a person from an increased level of EMP, since in this case the electromagnetic wave only changes the direction of propagation. By protecting any object in this way, especially in the case of dense construction of a megalopolis, due to the superposition and resonance of reflected waves, it is possible to obtain local fields around the object, the intensity of which is much higher than the intensity of the incident EMP and the permissible standards. A similar effect can occur indoors in which the equipment that generates EMF is operating. Radioprotective material for collective protection against EMI should absorb rather than reflect EMP.

Из теории распространения электромагнитных волн известно, что пористые материалы имеют низкий коэффициент отражения ЭМИ за счет близких значений волнового сопротивления поверхности материала и окружающего воздуха: на границе раздела двух сред происходит отражение и преломление электромагнитных волн, а при их распространении в среде возможны явления поглощения и рассеивания волн… (стр. 616, Политехнический словарь "Советская Энциклопедия", М:, 1989).From the theory of propagation of electromagnetic waves, it is known that porous materials have a low EMP reflection coefficient due to close values of the wave resistance of the material surface and the surrounding air: reflection and refraction of electromagnetic waves occur at the interface between two media, and when they propagate in a medium, absorption and scattering phenomena are possible waves ... (p. 616, Polytechnic Dictionary "Soviet Encyclopedia", M :, 1989).

Известен способ получения радиозащитного бетона по патенту RU 2545585, опубликованному 10.04.2015 б№10.There is a known method of producing radiation-shielding concrete according to the patent RU 2545585, published on 10.04.2015 b # 10.

Технический результат в данном патенте достигается тем, что в этом радиозащитном строительном материале, полученном из смеси, состоящей из портландцемента, песка, воды затворения, пористого заполнителя и углеродсодержащего радиопоглощающего наполнителя, (в дальнейшем по тексту УРН), пористый заполнитель представляет собой пеностеклянные гранулы размером до 5 мм, а УРН получают и применяют в виде структурированного геля, содержащего 63-51 мас. % 5-10%-ного водного раствора поливинилового спирта, 4-7 мас. % лигносульфоната натрия, 9-12 мас. % водного 25%-ного раствора аммиака и 24-30 мас. % электропроводного технического углерода.The technical result in this patent is achieved by the fact that in this radio-protective building material obtained from a mixture consisting of Portland cement, sand, mixing water, porous filler and carbon-containing radio-absorbing filler (hereinafter referred to as URN), the porous filler is foam glass granules of size up to 5 mm, and the URN is obtained and used in the form of a structured gel containing 63-51 wt. % 5-10% aqueous solution of polyvinyl alcohol, 4-7 wt. % sodium lignosulfonate, 9-12 wt. % aqueous 25% ammonia solution and 24-30 wt. % of electrically conductive carbon black.

Далее, полученный таким образом УРН, для получения собственно радиопоглощающего материала, или строительного бетона, вводят в воду затворения цементно-песчаной смеси. Причем УРН готовят предварительно и имеет, при этом, длительный срок хранения в герметичной таре.Further, the URN obtained in this way, in order to obtain the actual radio-absorbing material, or building concrete, is introduced into the mixing water of the cement-sand mixture. Moreover, the URN is prepared in advance and has, at the same time, a long shelf life in an airtight container.

Недостатком данного технического решения является то, что указанный УРН готовят предварительно технически сложным, энергозатратным способом: в водном растворе аммиака растворяют порошкообразный лигносульфонат натрия, далее этот раствор смешивают с водным раствором поливинилового спирта и в полученном растворителе диспергируют гранулированный электропроводный технический углерод, подавая его порциями при скорости вращения перемешивающего устройства 1400-2000 об/мин.The disadvantage of this technical solution is that the specified URN is prepared in advance by a technically complex, energy-consuming method: powdered sodium lignosulfonate is dissolved in an aqueous solution of ammonia, then this solution is mixed with an aqueous solution of polyvinyl alcohol and granular conductive carbon black is dispersed in the resulting solvent, feeding it in portions at the rotation speed of the mixing device is 1400-2000 rpm.

Недостатком данного технического решения, так же является неравномерность взаимного распределения пористого наполнителя и УРН по объему радиопоглощающего материала, зависящая от множества субъективных факторов: начальной вязкости раствора, интенсивности и времени перемешивания всей смеси, формирующей этот материал, так как пористый наполнитель и УРН вводятся в строительную смесь независимо друг от друга.The disadvantage of this technical solution is the unevenness of the mutual distribution of the porous filler and the URN over the volume of the radio-absorbing material, which depends on many subjective factors: the initial viscosity of the solution, the intensity and mixing time of the entire mixture that forms this material, since the porous filler and URN are introduced into the construction mix independently of each other.

Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения, принятым в качестве прототипа, является способ получения радиозащитного гранулята по патенту, RU 2234175 опубликованному 27.11.2003 Бюл. №33.The closest analogue of the proposed technical solution, adopted as a prototype, is a method for producing a radioprotective granulate according to the patent RU 2234175 published on November 27, 2003 Bull. No. 33.

Радиопоглощающий ЭМИ гранулят, преимущественно для частотного диапазона 100 МГц - 10 ГГц, состоит из высокопористых стеклянных и (или) керамических гранул, покрытых ферритом и (или) электропроводящим материалом, или который изготовлен в результате гранулирования смеси из стеклянной муки, порообразователя, ферритового и(или) электропроводящего порошка с добавлением связующего, с последующим высушиванием, термическим упрочнением и вспучиванием.Radio-absorbing EMP granulate, mainly for the frequency range 100 MHz - 10 GHz, consists of highly porous glass and (or) ceramic granules coated with ferrite and (or) an electrically conductive material, or which is made by granulating a mixture of glass flour, a blowing agent, ferrite and ( or) an electrically conductive powder with the addition of a binder, followed by drying, thermal hardening and swelling.

Согласно описанию процесса получения такого поглощающего электромагнитные волны композиционного материала по прототипу, нанесение электропроводящего материала на поверхность высокопористых частиц осуществляется путем распыления заранее изготовленной суспензии, состоящей из этого электропроводящего материала и связующего раствора, на поверхность этих высокопористых частиц, находящихся в псевдоожиженном слое. Полученный таким образом композиционный материал, в дальнейшем, для упрочнения связующего, высушивается при 200°С, в течение 16 часов. Следовательно, поглощающий электромагнитные волны композиционный материал, или радиопоглощающий гранулят получают путем осуществления трех последовательных действий: получение суспензии на основе электропроводящего материала и связующего; нанесение этой суспензии на поверхность высокопористых минеральных частиц при одновременном перемешивании этих частиц в псевдоожиженном слое; сушка при 200°С, в течении 16 часов, с целью отверждения связующего.According to the description of the process of obtaining such an electromagnetic wave absorbing composite material according to the prototype, the application of an electrically conductive material to the surface of highly porous particles is carried out by spraying a pre-made suspension consisting of this electrically conductive material and a binder solution onto the surface of these highly porous particles in a fluidized bed. The thus obtained composite material, further, to strengthen the binder, is dried at 200 ° C for 16 hours. Therefore, a composite material absorbing electromagnetic waves, or a radio-absorbing granulate, is obtained by performing three sequential steps: obtaining a suspension based on an electrically conductive material and a binder; applying this suspension to the surface of highly porous mineral particles while stirring these particles in a fluidized bed; drying at 200 ° C, for 16 hours, in order to harden the binder.

Таким образом, поглощающий электромагнитные волны композиционный материал, или гранулят, по прототипу сложен и энергозатратен при его изготовлении.Thus, the composite material, or granulate, absorbing electromagnetic waves, according to the prototype is complicated and energy-consuming in its manufacture.

Целью предлагаемого изобретения, по изложенному техническому решению, является повышение эффективности способа получения поглощающего электромагнитные волны композиционного материала.The aim of the invention, according to the technical solution described, is to improve the efficiency of the method for producing a composite material that absorbs electromagnetic waves.

Техническими результатами, достигаемыми при реализации способа получения поглощающего электромагнитные волны композиционного материала являются:The technical results achieved when implementing the method for producing a composite material absorbing electromagnetic waves are:

- повышение производительности процесса получения поглощающего электромагнитные волны композиционного материала за счет сокращения времени перемешивания смеси;- increasing the productivity of the process of obtaining a composite material absorbing electromagnetic waves by reducing the mixing time of the mixture;

- снижение энергозатрат при получении этого композиционного материала за счет исключения длительной выдержки полученной смеси при температуре 200°С.- reduction of energy consumption when obtaining this composite material due to the elimination of long exposure of the resulting mixture at a temperature of 200 ° C.

Указанные технические результаты при реализации способа получения поглощающего электромагнитные волны композиционного материала достигается тем, что в способе получения поглощающего электромагнитные волны композиционного материала путем последовательного смешивания электропроводящего материала, связующего и неорганического высокопористого наполнителя в соответствии с предлагаемым решением, в качестве наполнителя используется минеральный сорбент, с весовой плотностью не более 0,2 г/см3, а перемешивание смеси осуществляют одновременно при оборотах перемешивающего устройства 1300÷1500 об/мин в течении 35÷45 мин, при содержании минерального сорбента 50÷82% объема, электропроводящего материала 15÷45% объема, связующего 3÷8% объема, от общего объема смеси.The specified technical results in the implementation of the method for producing a composite material absorbing electromagnetic waves is achieved by the fact that in the method for producing a composite material absorbing electromagnetic waves by successive mixing of an electrically conductive material, a binder and an inorganic highly porous filler in accordance with the proposed solution, a mineral sorbent is used as a filler, with a weight with a density of not more than 0.2 g / cm 3 , and the mixing of the mixture is carried out simultaneously at the speed of the stirring device 1300 ÷ 1500 rpm for 35 ÷ 45 minutes, with the content of the mineral sorbent 50 ÷ 82% of the volume, the electrically conductive material 15 ÷ 45% of the volume , binder 3 ÷ 8% of the total volume of the mixture.

В качестве минерального сорбента могут быть применены вспученные перлит или вермикулит, а также любые другие минеральные сорбенты с указанной плотностью, например, вермикулит и другие, с весовой плотностью не более 0,2 г/см3.Expanded perlite or vermiculite, as well as any other mineral sorbents with a specified density, for example, vermiculite and others, with a weight density of not more than 0.2 g / cm 3, can be used as a mineral sorbent.

Применение перемешивания смеси при оборотах 1300-1500 об/мин в течение от 35 минут до 45 минут при содержании минерального сорбента, с весовой плотностью не более 0,2 г/см3, в количестве 50÷82% объема от общего объема смеси, электропроводящего материала 15÷45% объема, связующего 3÷8% объема, позволяет достичь следующих технических результатов:The use of mixing the mixture at a speed of 1300-1500 rpm for 35 minutes to 45 minutes with a mineral sorbent content, with a weight density of not more than 0.2 g / cm 3 , in an amount of 50 ÷ 82% of the volume of the total volume of the mixture, electrically conductive material 15 ÷ 45% of the volume, binder 3 ÷ 8% of the volume, allows you to achieve the following technical results:

- повышение производительности способа получения поглощающего электромагнитные волны композиционного материала за счет снижения времени перемешивания смеси, а также за счет исключения необходимости в длительной выдержке, сушки, и измельчения полученной смеси, при одновременном сохранении качества получаемого поглощающего электромагнитные волны композиционного материала.- increasing the productivity of the method for producing a composite material absorbing electromagnetic waves by reducing the mixing time of the mixture, as well as by eliminating the need for long exposure, drying, and grinding the resulting mixture, while maintaining the quality of the resulting composite material absorbing electromagnetic waves.

Указанные обороты 1300-1500 об/мин при перемешивании, обеспечивают при изготовлении поглощающего электромагнитные волны композиционного материала, образование динамически устойчивой смеси минерального сорбента, электропроводящего материала, связующего и воздуха, в которой создаются физическо-химические условия для равномерного распределение связующего, электропроводящих частиц по поверхности твердых частиц сорбента, что в свою очередь приводит к высокой скорости массообменных процессов, в данном случае процессов сушки связующего, и повышает производительность способа получения поглощающего электромагнитные волны композиционного материала, а также снижает энергозатраты. (В.В. Кафаров. Основы массопередачи, "Высшая школа", М 1972, стр. 384).The specified revolutions of 1300-1500 rpm with stirring, provide, in the manufacture of a composite material absorbing electromagnetic waves, the formation of a dynamically stable mixture of a mineral sorbent, an electrically conductive material, a binder and air, in which physical and chemical conditions are created for uniform distribution of a binder, electrically conductive particles over the surface solid particles of the sorbent, which in turn leads to a high rate of mass transfer processes, in this case, the processes of drying the binder, and increases the productivity of the method for producing a composite material absorbing electromagnetic waves, and also reduces energy consumption. (VV Kafarov. Basics of mass transfer, "High school", M 1972, p. 384).

Указанное время этого перемешивания 1300-1500 об/мин, обеспечивает при изготовлении поглощающего электромагнитные волны композиционного материала качество и завершенность процесса смешения компонентов при осуществлении способа по предлагаемому решению.The specified time of this mixing of 1300-1500 rpm, ensures the quality and completeness of the mixing process of the components during the manufacture of the composite material absorbing electromagnetic waves when implementing the method according to the proposed solution.

Оптимально, данный процесс протекает при оборотах перемешивающего устройства 1300÷1500 об/мин. При оборотах менее 1300 об/мин, не образуется динамически устойчивая смесь сорбента, связующего, частиц электропроводящего материала и воздуха, что приводит к агломерации частиц композиционного материала и к укрупнению их дисперсности. При оборотах более 1500 об/мин, наблюдается интенсивное измельчение частиц сорбента, что приводит к потере части массы в следствие излишнего пыления (см. Пример 3).Optimally, this process takes place at a stirring device speed of 1300 ÷ 1500 rpm. At revolutions less than 1300 rpm, a dynamically stable mixture of a sorbent, a binder, particles of an electrically conductive material and air is not formed, which leads to agglomeration of particles of a composite material and to an increase in their dispersion. At revolutions of more than 1500 rpm, intensive grinding of the sorbent particles is observed, which leads to the loss of a part of the mass as a result of excessive dusting (see Example 3).

Оптимально, данный процесс протекает при времени перемешивания в пределах 35÷45 минут. При времени перемешивания менее 35 минут во внутреннем объеме перемешивающего устройства не успевает завершится процесс высушивания связующего, в данном случае наблюдается частично агломерированная масса, с вязко-пластичными неоднородными частицами полученной смеси. При перемешивании более 45 минут, значительное изменение внешнего вида частиц смеси не наблюдается: дальнейшее перемешивание можно считать не целесообразным (см. Пример 1; 2).Optimally, this process takes place with a mixing time within 35 ÷ 45 minutes. With a mixing time of less than 35 minutes in the internal volume of the mixing device, the drying process of the binder does not have time to complete; in this case, a partially agglomerated mass is observed, with viscous-plastic inhomogeneous particles of the resulting mixture. When stirring for more than 45 minutes, a significant change in the appearance of the particles of the mixture is not observed: further mixing can be considered unreasonable (see Example 1; 2).

Применение в качестве высокопористого неорганического наполнителя, для поглощающего электромагнитные волны композиционного материала, минерального сорбента с весовой плотностью не более 0,2 г/см3, при содержании сорбента 50÷82% объема, электропроводящего материала графита 15÷42% объема, связующего 3÷8% объема, от общего объема позволяет, при реализации способа его получения, достичь следующих результатов:Application as a highly porous inorganic filler, for a composite material absorbing electromagnetic waves, a mineral sorbent with a weight density of not more than 0.2 g / cm 3 , with a sorbent content of 50 ÷ 82% of the volume, an electrically conductive material of graphite 15 ÷ 42% of the volume, a binder 3 ÷ 8% of the volume, of the total volume, allows, when implementing the method of obtaining it, to achieve the following results:

- повышение производительности способа получения поглощающего электромагнитные волны композиционного материала за счет организации динамически устойчивой смеси минерального сорбента воздуха за счет оптимизации соотношения компонентов входящих в состав этого поглощающего электромагнитные волны композиционного материала так, что при содержании сорбента менее 50% объема, в составе смеси, с плотностью до 0,2 г/см3, наблюдается значительное увеличение мощности перемешивающих устройств для обеспечения динамически устойчивой смеси при получении этого материала, за счет увеличении объемной доли более тяжелых частиц электропроводящего материала, а при содержании сорбента более 82% объема, наблюдается недостаточная механическая прочность этого композиционного материала: рассыпаемость частиц композиционного материала в следствие недостаточного количества связующего, и механического воздействия при перемешивании этой композиции с органическими и неорганическими связующими, из-за малой прочности высокопористого минерального сорбента (см. Пример 1; 2).- increasing the productivity of the method for producing a composite material absorbing electromagnetic waves by organizing a dynamically stable mixture of a mineral air sorbent by optimizing the ratio of the components included in this composite material absorbing electromagnetic waves so that when the sorbent content is less than 50% of the volume, in the mixture, with a density up to 0.2 g / cm 3 , there is a significant increase in the power of mixing devices to ensure a dynamically stable mixture when obtaining this material, due to an increase in the volume fraction of heavier particles of an electrically conductive material, and when the sorbent content is more than 82% of the volume, insufficient mechanical strength is observed composite material: disintegration of particles of a composite material due to insufficient amount of binder, and mechanical action when mixing this composition with organic and inorganic binders, due to low strength highly porous mineral sorbent (see. Example 1; 2).

Применение электропроводящего материала, графита, в количестве менее 15% объема, при осуществлении предлагаемого способа для получения поглощающего электромагнитные волны композиционного материала приводит к увеличению содержания высокопористого минерального наполнителя, что вызывает снижение эффективности предлагаемого способа, что проявляется в виде пыления (см. Пример 1;2).The use of an electrically conductive material, graphite, in an amount of less than 15% of the volume, in the implementation of the proposed method to obtain a composite material absorbing electromagnetic waves leads to an increase in the content of a highly porous mineral filler, which causes a decrease in the effectiveness of the proposed method, which manifests itself in the form of dusting (see Example 1; 2).

Применение электропроводящего материала, графита, более 42% объема, приводит к значительному увеличению мощности перемешивающих устройств, при обеспечении условий создания динамически устойчивой смеси, в процессе получении этого материала, так как значительно увеличивается масса загрузки в реакторе-смесителе (см. Пример 1; 2).The use of an electrically conductive material, graphite, more than 42% of the volume, leads to a significant increase in the power of the mixing devices, while ensuring the conditions for creating a dynamically stable mixture, in the process of obtaining this material, since the mass of the charge in the mixer reactor significantly increases (see Example 1; 2 ).

Применение связующего, менее 3% объема от общего объема приводит к недостаточной прочности получаемого материала, к разрушению этого материала при механическом воздействии на него в процессе осуществления предлагаемого способа (см. Пример 1; 2).The use of a binder, less than 3% of the total volume, leads to insufficient strength of the resulting material, to the destruction of this material under mechanical action on it during the implementation of the proposed method (see Example 1; 2).

Применение связующего в количестве более 8% объема приводит к излишнему, неэффективному расходованию этого материала: увеличивается агломерация получаемого композиционного материала (см. Пример 1; 2).The use of a binder in an amount of more than 8% of the volume leads to excessive, ineffective consumption of this material: the agglomeration of the resulting composite material increases (see Example 1; 2).

Указанное значение плотности сорбента до 0,2 г/см3 позволяет создавать динамически устойчивую смесь связующего, частиц электропроводящего материала, сорбента и атмосферного воздуха, при оборотах перемешивающего устройства в пределах 1300÷1500 об/мин.The specified value of the sorbent density up to 0.2 g / cm 3 makes it possible to create a dynamically stable mixture of a binder, particles of an electrically conductive material, a sorbent and atmospheric air, with the speed of the stirring device in the range of 1300 ÷ 1500 rpm.

При плотности сорбента более 0,2 г/см3 при оборотах перемешивающего устройства в пределах 1300÷1500 об/мин не образуется динамически устойчивая смесь сорбента, связующего, частиц электропроводящего материала и атмосферного воздуха, а происходит простое механическое перемешивание смеси в придонном слое, без образования достаточной поверхности контакта связующего с воздухом, что снижает скорость отверждения этого связующего. Для получения требуемого результата, при плотности сорбента более 0,2 г/см3 требуется увеличение числа оборотов перемешивающего устройства, что технически не рационально, так как при этом значительно увеличиваются потребляемые мощности, кроме того наблюдается процесс излишнего интенсивного разрушения частиц сорбента, в следствии разрушения его высокопористой структуры и как следствие увеличение удельного веса. При плотности сорбента менее 0,2 г/см3, динамически устойчивая смесь сорбента, связующего, частиц электропроводящего материала и воздуха при выбранном соотношении компонентов гарантированно образуется при оборотах 1300÷1500 об/мин (см. Пример 1; 2).When the density of the sorbent is more than 0.2 g / cm 3 at the speed of the mixing device in the range of 1300 ÷ 1500 rpm, a dynamically stable mixture of the sorbent, binder, particles of electrically conductive material and atmospheric air is not formed, but simple mechanical mixing of the mixture occurs in the bottom layer, without the formation of a sufficient contact surface of the binder with air, which reduces the cure rate of this binder. To obtain the required result, at a sorbent density of more than 0.2 g / cm 3 , an increase in the number of revolutions of the mixing device is required, which is not technically rational, since this significantly increases the power consumption, in addition, a process of excessive intensive destruction of sorbent particles is observed, as a result of destruction its highly porous structure and, as a consequence, an increase in specific gravity. At a sorbent density of less than 0.2 g / cm 3 , a dynamically stable mixture of a sorbent, a binder, particles of an electrically conductive material and air at a selected ratio of components is guaranteed to be formed at a speed of 1300 ÷ 1500 rpm (see Example 1; 2).

В прототипе, при способе получения поглощающего электромагнитные волны композиционного материала используется эффект псевдоожиженного слоя, представляющий собой состояние зернистого сыпучего материала, при котором под влиянием проходящего через него потока газа частицы твердого материала интенсивно перемещаются относительно друг друга. Переход неподвижного слоя в кипящий происходит при такой скорости потока воздуха, когда аэродинамическое давление потока уравновешивает силу тяжести, действующую на частицы (БСЭ, т. 12, «Советская Энциклопедия», М., 1973, стр. 115). Такое техническое решение приводит к значительным затратам потребляемой мощности, так как при создании псевдоожиженного слоя требуется система, состоящая как минимум из компрессорного оборудования, трубопроводов подвода воздуха, фильтрующей подложки, создающей значительное сопротивление потоку воздуха, системы улавливающих циклонов, требующих так же затрат энергии и механических приводов загрузки и выгрузки сыпучих материалов.In the prototype, with a method for producing a composite material absorbing electromagnetic waves, the effect of a fluidized bed is used, which is a state of granular bulk material, in which, under the influence of a gas flow passing through it, particles of a solid material intensively move relative to each other. The transition of a fixed layer to a boiling one occurs at such a speed of the air flow when the aerodynamic pressure of the flow balances the force of gravity acting on the particles (TSE, vol. 12, "Soviet Encyclopedia", Moscow, 1973, p. 115). Such a technical solution leads to significant consumption of power, since when creating a fluidized bed, a system is required that consists of at least compressor equipment, air supply pipelines, a filter substrate that creates significant resistance to air flow, a system of catching cyclones, which also require energy and mechanical drives for loading and unloading bulk materials.

В предлагаемом техническом решении образование динамически устойчивой смеси происходит за счет прямого механического воздействия перемешивающего устройства на дисперсные частицы, входящие в состав поглощающего электромагнитные волны композиционного материала.In the proposed technical solution, the formation of a dynamically stable mixture occurs due to the direct mechanical action of the mixing device on dispersed particles that are part of the composite material absorbing electromagnetic waves.

Пример 1Example 1

Оценка влияния времени перемешивания смеси, плотности пористого наполнителя и соотношения составляющих компонентов загрузки на качество процесса осуществления способа по предлагаемому техническому решению проводилась в лабораторных условиях на специальной установке.Evaluation of the effect of the mixing time of the mixture, the density of the porous filler and the ratio of the components of the load on the quality of the process of implementing the method according to the proposed technical solution was carried out in laboratory conditions on a special installation.

Установка представляла собой, установленный вертикально реактор смеситель, объемом 80 литров, со снимаемой крышкой, на которой установлен электродвигатель переменного тока, мощностью Nдв=1,0 кВт, приводящий в действие смеситель пропеллерного типа. Кроме того, крышка реактора оснащена двумя горловинами: одна горловина оборудована закрываемой крышкой, другая состыкована через шиберную задвижку с герметичным цилиндрическим бункером, объемом 25 литров.The installation consisted of a vertically installed mixer reactor, with a volume of 80 liters, with a removable cover, on which an alternating current electric motor with a power of N dv = 1.0 kW was installed, driving a propeller-type mixer. In addition, the reactor lid is equipped with two necks: one neck is equipped with a lockable lid, the other is docked through a slide gate valve with a sealed cylindrical hopper with a volume of 25 liters.

В качестве высокопористого неорганического наполнителя применялись минеральные сорбенты, перлиты М 75, М 100, М 200, М 300, М 400 по ГОСТ 10832-2009 «Песок и щебень перлитовые вспученные. Технические условия». В качестве электропроводящего материала применялся графит «П» по ГОСТ 8295-73.Mineral sorbents, perlites M 75, M 100, M 200, M 300, M 400 according to GOST 10832-2009 “Expanded perlite sand and crushed stone. Technical conditions ". Graphite "P" in accordance with GOST 8295-73 was used as an electrically conductive material.

В качестве связующего применялись хозяйственный клей ПВА по ТУ 2316-02-45632593-2012, разбавленный дистиллированной водой до 20% веса.The binder used was PVA household glue according to TU 2316-02-45632593-2012, diluted with distilled water to 20% by weight.

Способ получения поглощающего электромагнитные волны композиционного материала, согласно предлагаемому решению, на опытной установке осуществлялся следующим образом.The method of obtaining a composite material absorbing electromagnetic waves, according to the proposed solution, on a pilot plant was carried out as follows.

Через открытую горловину, при закрытой шиберной задвижке другой горловины в реактор-смеситель, при работающем смесителе с частотой вращения порядка 1300-1500 об/мин, загружался определенный объем вспученного перлита, с известной весовой плотностью.Through an open throat, with a closed gate valve of the other throat, a certain volume of expanded perlite with a known weight density was loaded into the mixer reactor, with the mixer operating at a rotational speed of about 1300-1500 rpm.

Затем после установления устойчивого динамичного распределения минерального сорбента при работающем активаторе, под действием циркулирующей воздушной массы, равномерно по всему объему ректора, в него, через делительную воронку, подавалось связующее, клей ПВА, разбавленный дистиллированной водой до 20% веса в количестве соответствующем рецептуре. Графит, марки «П», подавался одновременно с подачей связующего, путем, постепенного открытия шиберной задвижки. После непрерывного перемешивания динамически устойчивой смеси в течении заранее установленного времени, от начала подачи связующего электродвигатель останавливался и из реактора ручным способом выгружался полученный таким образом поглощающий электромагнитные волны композиционный материал.Then, after establishing a stable dynamic distribution of the mineral sorbent with the activator operating, under the action of the circulating air mass, uniformly throughout the volume of the reactor, a binder, PVA glue, diluted with distilled water to 20% by weight in an amount corresponding to the recipe, was fed into it through a separating funnel. Graphite, grade "P", was fed simultaneously with the supply of the binder, by gradually opening the gate valve. After continuous stirring of the dynamically stable mixture for a predetermined time, from the beginning of the binder supply, the electric motor was stopped and the composite material thus obtained absorbing electromagnetic waves was manually unloaded from the reactor.

При этом качество процесса осуществления способа, по предлагаемому техническому решению, оценивалось по отсутствию адгезии связующего, входящего в состав этого материала и по механической прочности получаемых частиц.In this case, the quality of the process of implementing the method, according to the proposed technical solution, was assessed by the lack of adhesion of the binder included in this material and by the mechanical strength of the resulting particles.

Отсутствие адгезии связующего материала, характеризующее завершение процесса получения частиц поглощающего электромагнитные волны композиционного материала после прекращения перемешивания смеси, оценивалось путем высыпания из стеклянного лабораторного стана 100 мл полученных частиц на чистый лист писчей бумаги с последующей выдержкой не менее 5 минут. При этом образец считался не прошедшим испытание, если при пересыпании частиц с листа в стакан, на этом листе хотя бы частично оставались следы этих частиц: разводы связующего, или налипшие частицы. Механическая прочность оценивалась по отсутствию пыления графита или высокопористого минерального наполнителя, при механическом воздействии на полученный композиционный материал, которое осуществлялось путем перемешивания данного материала ручным металлическим совком.The lack of adhesion of the binder, which characterizes the completion of the process of obtaining particles of the composite material absorbing electromagnetic waves after stopping the mixing of the mixture, was assessed by pouring 100 ml of the obtained particles from a glass laboratory mill onto a clean sheet of writing paper, followed by holding for at least 5 minutes. In this case, the sample was considered not passed the test if, when the particles were poured from the sheet into the glass, traces of these particles remained at least partially on this sheet: binder stains, or adhered particles. The mechanical strength was assessed by the absence of dusting of graphite or highly porous mineral filler, with mechanical action on the resulting composite material, which was carried out by stirring this material with a hand metal shovel.

Результаты, полученные при смешивании в динамически устойчивом слое перлита с графитом и связующим приведены в таблице 1 (см. Табл. 1).The results obtained by mixing in a dynamically stable layer of pearlite with graphite and a binder are shown in Table 1 (see Table 1).

Как видно из таблицы, отсутствие адгезии связующего при сохранении устойчивости получаемых гранул получены при времени перемешивания от 35 минут до 45 минут. Времени перемешивания менее 35 минут недостаточно для качественного осуществления способа, так как 35 минут недостаточно для надежного взаимного сцепления высокопористого минерального наполнителя и электропроводящих частиц в следствии неполного высыхания связующего.As can be seen from the table, the lack of adhesion of the binder while maintaining the stability of the resulting granules was obtained with a mixing time of 35 minutes to 45 minutes. A mixing time of less than 35 minutes is not enough for a high-quality implementation of the method, since 35 minutes is not enough for reliable mutual adhesion of a highly porous mineral filler and electrically conductive particles due to incomplete drying of the binder.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

При времени перемешивания более 45 минут наблюдается механическое разрушение получаемых частиц уже после завершения процесса сцепления высокопористого минерального наполнителя и электропроводящих частиц.With a mixing time of more than 45 minutes, mechanical destruction of the resulting particles is observed after the end of the process of adhesion of the highly porous mineral filler and electrically conductive particles.

Кроме того, получено, что при весовой плотности пористого высокопористого наполнителя более 200 кг/м3 во всем диапазоне времени перемешивания, при любых соотношениях компонентов в составе композиции отсутствует положительный результат по выбранным критериям.In addition, it was found that when the weight density of the porous highly porous filler is more than 200 kg / m 3 in the entire range of mixing time, at any ratio of the components in the composition, there is no positive result according to the selected criteria.

Практические результаты выполненной работы показали:The practical results of the work performed showed:

- при содержании связующего менее 3% объема, в следствии недостатка связующего, проявляется неустойчивость формируемых частиц;- when the content of the binder is less than 3% of the volume, due to the lack of the binder, the instability of the formed particles is manifested;

- содержании связующего более 8% объема проявляется обильно агломерация частиц, в следствии избытка связующего;- the content of the binder is more than 8% of the volume, there is abundant agglomeration of particles, as a result of an excess of the binder;

- при содержании в смеси высокопористого наполнителя менее 50% объема следует повышение содержания электропроводящих частиц до значений более 42% объема, что приводит к оседанию смеси в придонном слое реактора смесителя при выбранных оборотах перемешивающего устройства;- when the content of the highly porous filler in the mixture is less than 50% of the volume, the content of electrically conductive particles increases to values of more than 42% of the volume, which leads to the mixture settling in the bottom layer of the mixer reactor at the selected speed of the mixing device;

- при содержании в смеси высокопористого наполнителя более 82% объема, наблюдается неустойчивость получаемых частиц, что характеризует снижение качества осуществления предлагаемого способа.- when the content of the highly porous filler in the mixture is more than 82% of the volume, instability of the resulting particles is observed, which characterizes a decrease in the quality of the implementation of the proposed method.

Таким образом, по результатам, приведенным в таблице 1 (см. Табл. 1), с учетом выбранных критериев, видно что положительный эффект, при реализации предлагаемого способа, достигнут при времени перемешивания 35÷45 минут, в образцах П-6, П-7, П-8, П-11, П-12, П-13, П-16, П-17, П-18, в которых плотность пористого наполнителя не более 200 кг/м3, содержание компонентов соответствует приделам: связующее 3-8%, минеральный высокопористый наполнитель 50-82%, дисперсный электропроводящий материал 15-42%.Thus, according to the results shown in Table 1 (see Table 1), taking into account the selected criteria, it can be seen that a positive effect, when implementing the proposed method, was achieved with a mixing time of 35 ÷ 45 minutes, in samples P-6, P- 7, P-8, P-11, P-12, P-13, P-16, P-17, P-18, in which the density of the porous filler is not more than 200 kg / m 3 , the content of the components corresponds to the side-altars: binder 3 -8%, highly porous mineral filler 50-82%, dispersed electrically conductive material 15-42%.

Пример 2Example 2

По примеру 1 (см. Пример 1) была проведена оценка влияния времени перемешивания смеси, плотности пористого наполнителя, вермикулита, на качество поглощающего электромагнитные волны композиционного материала.According to example 1 (see example 1), an assessment was made of the influence of the mixing time of the mixture, the density of the porous filler, vermiculite, on the quality of the composite material absorbing electromagnetic waves.

В данном случае использовался вермикулит 100, 150, 200 по ГОСТ 12865-67 «Вермикулит вспученный. Технические условия», графит марки «ГЛ-1» по ГОСТ 5279-74 и связующее СДО по ТУ13-281078-02-93.In this case, we used vermiculite 100, 150, 200 according to GOST 12865-67 “Expanded vermiculite. Specifications ", graphite of the" GL-1 "grade in accordance with GOST 5279-74 and a binder SDO in accordance with TU13-281078-02-93.

Полученные результаты приведены в таблице 2 (см. Табл. 2)The results are shown in Table 2 (see Table 2)

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Как видно из таблицы, отсутствие адгезии связующего при сохранении устойчивости получаемых гранул получены при времени перемешивания от 35 минут до 45 минут. Времени перемешивания менее 35 минут недостаточно для качественного осуществления способа, так как 35 минут недостаточно для надежного взаимного сцепления высокопористого минерального наполнителя и электропроводящих частиц в следствии неполного высыхания связующего.As can be seen from the table, the lack of adhesion of the binder while maintaining the stability of the resulting granules was obtained with a mixing time of 35 minutes to 45 minutes. A mixing time of less than 35 minutes is not enough for a high-quality implementation of the method, since 35 minutes is not enough for reliable mutual adhesion of a highly porous mineral filler and electrically conductive particles due to incomplete drying of the binder.

При времени перемешивания более 45 минут наблюдается механическое разрушение получаемых частиц уже после завершения процесса сцепления высокопористого минерального наполнителя и электропроводящих частиц.With a mixing time of more than 45 minutes, mechanical destruction of the resulting particles is observed after the end of the process of adhesion of the highly porous mineral filler and electrically conductive particles.

Кроме того, получено, что при весовой плотности пористого высокопористого наполнителя более 200 кг/м3 во всем диапазоне времени перемешивания, при любых соотношениях компонентов в составе композиции отсутствует положительный результат по выбранным критериям.In addition, it was found that when the weight density of the porous highly porous filler is more than 200 kg / m 3 in the entire range of mixing time, at any ratio of the components in the composition, there is no positive result according to the selected criteria.

Практические результаты выполненной работы показали:The practical results of the work performed showed:

- при содержании связующего менее 3% объема, в следствии недостатка связующего, проявляется неустойчивость формируемых частиц;- when the content of the binder is less than 3% of the volume, due to the lack of the binder, the instability of the formed particles is manifested;

- содержании связующего более 8% объема проявляется обильно агломерация частиц, в следствии избытка связующего;- the content of the binder is more than 8% of the volume, there is abundant agglomeration of particles, as a result of an excess of binder;

- при содержании в смеси высокопористого наполнителя менее 50% объема следует повышение содержания электропроводящих частиц до значений более 42% объема, что приводит к оседанию смеси в придонном слое реактора смесителя при выбранных оборотах перемешивающего устройства;- when the content of the highly porous filler in the mixture is less than 50% of the volume, the content of electrically conductive particles increases to values of more than 42% of the volume, which leads to the mixture settling in the bottom layer of the mixer reactor at the selected speed of the mixing device;

- при содержании в смеси высокопористого наполнителя более 82% объема, наблюдается неустойчивость получаемых частиц, что характеризует снижение качества осуществления предлагаемого способа.- when the content of the highly porous filler in the mixture is more than 82% of the volume, instability of the resulting particles is observed, which characterizes a decrease in the quality of the implementation of the proposed method.

Таким образом, с учетом выбранных критериев определено, что положительный эффект достигнут при времени перемешивания 35÷45 минут, в образцах В-4, В-5, В-6, В-7, В-8, В-9, В-10, В-11, П-12, в которых содержание компонентов соответствует приделам: связующее 3-8%, минеральный высокопористый наполнитель 50-82%, дисперсный электропроводящий материал 15-42%.Thus, taking into account the selected criteria, it was determined that a positive effect was achieved with a mixing time of 35 ÷ 45 minutes, in samples B-4, B-5, B-6, B-7, B-8, B-9, B-10 , V-11, P-12, in which the content of the components corresponds to the chapels: binder 3-8%, mineral highly porous filler 50-82%, dispersed electrically conductive material 15-42%.

Пример 3Example 3

Оценка влияния частоты вращения перемешивающего устройства, на качество реализации способа получения поглощающего электромагнитные волны композиционного материала, проводилось на установке по примеру 1 (см. Пример 1), с применением, в цепи питания электродвигателя частотного преобразователя, распространенного в России и применяемого в народном хозяйстве.Evaluation of the effect of the rotation frequency of the stirring device on the quality of the implementation of the method for producing a composite material absorbing electromagnetic waves was carried out on the installation according to example 1 (see Example 1), using a frequency converter in the power supply circuit of an electric motor, widespread in Russia and used in the national economy.

Собственно влияние частоты вращения устройства на качество реализации предлагаемого способа оценивалось визуально, по внешнему виду получаемой продукции.Actually, the effect of the device rotation speed on the implementation quality of the proposed method was assessed visually, by the appearance of the resulting product.

Ранее было показано, что оптимальным условием снижения энергозатрат, при получении поглощающего электромагнитные волны композиционного материала, по заявленным техническим решениям, является время перемешивания смесей в установке соответствующее 35÷45 минутам. Поэтому оценка влияния числа оборотов перемешивающего устройства проводилась при фиксированном времени перемешивания, равному 35 мин, что соответствует наиболее неблагоприятным условиям при получении такого материала. При этом использовались рецептуры загрузок реактора, которые привели к положительным результатам в примерах 1, 2 (см. Пример 1; 2).Earlier it was shown that the optimal condition for reducing energy consumption, when obtaining a composite material absorbing electromagnetic waves, according to the claimed technical solutions, is the mixing time of the mixtures in the installation corresponding to 35 ÷ 45 minutes. Therefore, the evaluation of the effect of the number of revolutions of the stirring device was carried out at a fixed stirring time equal to 35 minutes, which corresponds to the most unfavorable conditions for obtaining such a material. In this case, the recipes of the reactor charges were used, which led to positive results in examples 1, 2 (see Example 1; 2).

Полученные результаты приведены в таблице 3 (см. Табл. 3).The results obtained are shown in Table 3 (see Table 3).

Из таблицы видно:The table shows:

- при оборотах перемешивающего устройства менее 1300 об/мин, частицы образуют агломераты, так как интенсивности перемешивания недостаточно для высушивания связующего при любых его концентрациях;- when the speed of the mixing device is less than 1300 rpm, the particles form agglomerates, since the mixing intensity is not enough to dry the binder at any of its concentrations;

- при оборотах перемешивающего устройства более 1500 об/мин, частицы разрушаются, что проявляется в пылении полученной смеси.- when the speed of the mixing device is more than 1500 rpm, the particles are destroyed, which manifests itself in the dusting of the resulting mixture.

Таким образом получено, что частицы поглощающего электромагнитные волны композиционного материала удовлетворяют установленным ранее требования при частоте вращения перемешивающего устройства от 1300 об/мин до 1500 (об/мин).Thus, it was found that the particles of the composite material absorbing electromagnetic waves satisfy the previously established requirements at the rotation frequency of the stirring device from 1300 rpm to 1500 (rpm).

Figure 00000005
Figure 00000005

Пример 4Example 4

Радиопоглощающие свойства, полученных согласно предлагаемому техническому решению, поглощающих электромагнитные волны композиционных материалов оценивались в составе известных строительных смесей. Общеизвестно, что содержание поглощающих электромагнитные волны композиционных материалов в составе таких смесей соответствует 60-80% объема, от общего объема смеси (US 20200317118 А1, 30.01.2020). Поэтому, для оценки радиопоглощающих свойств использовались образцы, в которых содержание частиц поглощающих электромагнитные волны композиционного материала соответствовало 60-80% объема, от суммарного объема частиц поглощающих электромагнитные волны композиционного материала и объема общеизвестной строительной сухой смеси.The radio-absorbing properties obtained according to the proposed technical solution of the composites absorbing electromagnetic waves were evaluated in the composition of the known building mixtures. It is well known that the content of composite materials absorbing electromagnetic waves in the composition of such mixtures corresponds to 60-80% of the volume, of the total volume of the mixture (US 20200317118 A1, 01/30/2020). Therefore, to assess the radio-absorbing properties, samples were used in which the content of particles absorbing electromagnetic waves of the composite material corresponded to 60-80% of the volume, of the total volume of particles absorbing electromagnetic waves of the composite material and the volume of the well-known construction dry mixture.

Причем, во всех случаях, ввод частиц поглощающего электромагнитные волны композиционного материала в общеизвестные строительные смеси осуществлялось одновременно с вводом в них воды затворения. После смешения полученные смеси распределялись по формам, размерами 130×230×20 (мм) и выдерживались в них до отверждения.Moreover, in all cases, the introduction of particles of a composite material absorbing electromagnetic waves into well-known building mixtures was carried out simultaneously with the introduction of mixing water into them. After mixing, the resulting mixtures were distributed in molds with dimensions of 130 × 230 × 20 (mm) and kept in them until curing.

Опытная установка, оценки эффективности поглощения электромагнитных волн, представляла собой векторный анализатор цепей, для измерения S-параметров четырехполюсников в диапазоне частот 0,1-9000 МГц (Кобальт-С1209), оснащенный двумя портами, каждый из которых с помощью коаксиальных передающих линий связан со своим типовыми элементарным излучателем электромагнитных волн, помещенным в типовой металлический прямоугольный волновод, с размерами торцов 120×220 мм. С целью повышения точности замеров торцы прямоугольных волноводов, примыкающих к испытываемому образцу оснащены рамками из тонкого текстолита, толщиной 0,5 мм, по размеру совпадающими с формой и размерами торца волновода.The experimental setup, evaluating the efficiency of absorption of electromagnetic waves, was a vector network analyzer for measuring the S-parameters of four-port networks in the frequency range 0.1-9000 MHz (Cobalt-C1209), equipped with two ports, each of which is connected with the help of coaxial transmission lines. its typical elementary emitter of electromagnetic waves, placed in a typical metal rectangular waveguide, with the dimensions of the ends of 120 × 220 mm. In order to improve the accuracy of measurements, the ends of rectangular waveguides adjacent to the test sample are equipped with frames made of thin textolite, 0.5 mm thick, in size matching the shape and dimensions of the waveguide end.

Оценка влияния поглощающего электромагнитные волны композиционного материала в изготовленных образцах на процесс распространения электромагнитных волн с целью сокращения временных затрат проводилась по показателю поглощения в частотном диапазоне от 800 МГц до 1000 МГц, так как широко известно, чем меньше частота электромагнитного излучения, тем труднее обеспечить процесс поглощения этого излучения. Полученные результаты приведены в таблице 4 (см. Табл. 4).Evaluation of the effect of a composite material absorbing electromagnetic waves in manufactured samples on the propagation of electromagnetic waves in order to reduce time costs was carried out according to the absorption index in the frequency range from 800 MHz to 1000 MHz, since it is widely known that the lower the frequency of electromagnetic radiation, the more difficult it is to ensure the absorption process. of this radiation. The results obtained are shown in Table 4 (see Table 4).

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Таким образом, даже без учета законов нормального распределения результатов видно, что поглощающий электромагнитные волны композиционный материал в составе известных смесей обеспечиваем защиту помещений от проникновения в них электромагнитных волн.Thus, even without taking into account the laws of normal distribution of results, it is clear that the composite material absorbing electromagnetic waves in the composition of known mixtures provides protection of premises from the penetration of electromagnetic waves into them.

Пример 5Example 5

Так как осуществление способа получения образцов по прототипу основано на технически сложном принципе создания кипящего слоя, требующего при его осуществлении значительных материальных затрат, то с целью снижения таких материальных затрат, сравнение эффективности способов их получения осуществлялась теоретическим путем: сравнением расчетных данных по принятому техническому решению с расчетными данными полученными из описания патента по прототипу (см. RU 2234175).Since the implementation of the method for obtaining samples according to the prototype is based on the technically complex principle of creating a fluidized bed, which requires significant material costs during its implementation, in order to reduce such material costs, a comparison of the effectiveness of methods for obtaining them was carried out theoretically: by comparing the calculated data on the adopted technical solution with calculated data obtained from the description of the prototype patent (see RU 2234175).

Эффективность предлагаемого способа получения поглощающего электромагнитные волны композиционного материала в сравнении с прототипом определялась по формуле (1).The effectiveness of the proposed method for producing a composite material absorbing electromagnetic waves in comparison with the prototype was determined by the formula (1).

Figure 00000008
Figure 00000008

Где: F - значение эффективности по производительности получения поглощающего электромагнитные волны композиционного материала по предлагаемому решению в сравнении с прототипом (кратность);Where: F - the value of efficiency in terms of the productivity of obtaining a composite material absorbing electromagnetic waves according to the proposed solution in comparison with the prototype (multiplicity);

G1 - значение производительности способа получения поглощающего электромагнитные волны композиционного материала по предлагаемому решению (кг/час);G 1 - the value of the productivity of the method for producing a composite material absorbing electromagnetic waves according to the proposed solution (kg / h);

О2 - значение производительности способа получения композиционного материала по прототипу (кг/час).About 2 - the value of the productivity of the method for producing a composite material according to the prototype (kg / h).

Из таблицы 5, производительность предлагаемого способа получения поглощающего электромагнитные волны композиционного материала на порядок, в 310 раз, превосходит способ получения материала, согласно прототипа. Поэтому можно предположить, что себестоимость получения материала по предлагаемому способу так же значительно меньше в сравнении с прототипом.From table 5, the productivity of the proposed method for producing a composite material absorbing electromagnetic waves is an order of magnitude, 310 times, superior to the method for producing the material, according to the prototype. Therefore, it can be assumed that the cost of obtaining the material by the proposed method is also significantly less in comparison with the prototype.

Figure 00000009
Figure 00000009

Пример 6Example 6

Так как, предлагаемый способ получения поглощающего электромагнитные волны композиционного материала позволяет на порядок повысить производительность, то было принято решение, выделить получаемый таким образом композиционный материла путем присвоения этому материалу наименования: изделие композиционное углеродистое радиопоглощающее (далее ИКУР).Since the proposed method for producing a composite material absorbing electromagnetic waves allows an order of magnitude to increase productivity, it was decided to isolate the composite material obtained in this way by assigning the name to this material: composite carbon radio-absorbing product (hereinafter ICUR).

Общепринято, что любой предлагаемый способ получения материала с требуемыми свойствами имеет место на практике, если при осуществлении этого способа получается материал требуемых практических свойств.It is generally accepted that any proposed method of obtaining a material with the required properties takes place in practice, if the implementation of this method produces a material of the required practical properties.

Поэтому, по примеру 4 (см. Пример 4) дополнительно была проведена комплексная оценка коэффициентов отражения и поглощения образца поглощающего электромагнитные волны композиционного материала, полученного на основе цементно-песчанной смеси ЧелСИ, в которой поглощающий электромагнитные волны композиционный материал ИКУР составляет 70% объема, а собственно этот материал состоит из перлита М 200 - 70% (объем), графита «П» - 25% (объем), связующего ПВА - 5% (объем).Therefore, according to example 4 (see Example 4), a comprehensive assessment of the reflection and absorption coefficients of a sample of an electromagnetic wave absorbing composite material obtained on the basis of a cement-sand mixture ChelSI was carried out, in which the IKUR composite material absorbing electromagnetic waves is 70% of the volume, and actually this material consists of pearlite M 200 - 70% (volume), graphite "P" - 25% (volume), PVA binder - 5% (volume).

В соответствии с ГОСТ 30381-95 «Совместимость технических средств электромагнитная. Поглотители электромагнитных волн для экранированных камер. Общие технические условия», значения коэффициента отражения электромагнитных волн R вычислялись по формуле (2).In accordance with GOST 30381-95 “Electromagnetic compatibility of technical equipment. Electromagnetic absorbers for shielded cameras. General specifications ", the values of the reflection coefficient of electromagnetic waves R were calculated by the formula (2).

Figure 00000010
Figure 00000010

Где: КСВН - коэффициент стоячей волны по напряжению (параметр S11)Where: VSWR - voltage standing wave ratio (parameter S11)

Полученные результаты приведены в таблицах 6, 7 (см. Табл. 6; 7).The results obtained are shown in tables 6, 7 (see Table 6; 7).

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

В результате установлено, что с ростом частоты излучения задача поглощения электромагнитных волн значительно упрощается. Поэтому, применение для оборудования измерительных площадок, радиозашитных и экранированных камер, для исследования побочных электромагнитных излучений технических средств в широком диапазоне частот, радиопоглощающих материалов полученных путем смешения стандартных строительных смесей с поглощающим электромагнитные волны композиционным материалом ИКУР, в соответствии с предлагаемыми техническими решениями, гарантированно обеспечивает требуемый технический эффект.As a result, it was found that with an increase in the radiation frequency, the problem of absorption of electromagnetic waves becomes much simpler. Therefore, the use of radio-absorbing materials obtained by mixing standard building mixtures with an electromagnetic wave absorbing composite material IKUR, in accordance with the proposed technical solutions, for the equipment of measuring sites, for the study of side electromagnetic radiation of technical equipment in a wide frequency range, guarantees required technical effect.

Таким образом, на измерительной площадке, обработанной строительным материалом с применением ИКУР, возможно проведение лабораторных исследований напряженности поля от 10-15 мкВ/м (20-23,5 дБ мкВ/м) и выше в широком диапазоне частот от источников индустриальных помех и анализ побочных электромагнитных излучений технических средств обработки информации.Thus, at the measuring site, processed with building material using IKUR, it is possible to conduct laboratory studies of field strengths from 10-15 μV / m (20-23.5 dB μV / m) and above in a wide frequency range from sources of industrial interference and analysis side electromagnetic radiation of technical means of information processing.

Figure 00000013
Figure 00000013

Результаты выполненной практической работы показывают, способ получения поглощающего электромагнитные волны композиционного материала эффективен и позволяет, с высокой производительностью получать эффективный композиционный материал ИКУР, который при смешении общеизвестными способами с известными строительными материалами обеспечивает достаточную защиту от электромагнитного излучения.The results of the practical work performed show that the method for producing a composite material absorbing electromagnetic waves is effective and allows, with high productivity, to obtain an effective composite material IKUR, which, when mixed by well-known methods with known building materials, provides sufficient protection against electromagnetic radiation.

Claims (1)

Способ получения поглощающего электромагнитные волны композиционного материала, осуществляемый путем последовательного смешения частиц электропроводящего материала, связующего и высокопористого минерального наполнителя, отличающийся тем, что используют высокопористый минеральный наполнитель с плотностью не более 0,2 г/см3 в количестве 50-82% объема, электропроводящего материала 15÷45% объема, связующего 3÷8% объема от общего объема смеси, а перемешивание осуществляют при оборотах 1300-1500 об/мин в течение 35-45 минут.A method of obtaining a composite material absorbing electromagnetic waves, carried out by successive mixing of particles of an electrically conductive material, a binder and a highly porous mineral filler, characterized in that a highly porous mineral filler is used with a density of no more than 0.2 g / cm 3 in an amount of 50-82% of the volume, electrically conductive material 15 ÷ 45% of the volume, binder 3 ÷ 8% of the total volume of the mixture, and mixing is carried out at a speed of 1300-1500 rpm for 35-45 minutes.
RU2020106633A 2020-02-11 2020-02-11 Method of producing composite carbon radar absorbing product RU2743900C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020106633A RU2743900C1 (en) 2020-02-11 2020-02-11 Method of producing composite carbon radar absorbing product

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020106633A RU2743900C1 (en) 2020-02-11 2020-02-11 Method of producing composite carbon radar absorbing product

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2743900C1 true RU2743900C1 (en) 2021-03-01

Family

ID=74857451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020106633A RU2743900C1 (en) 2020-02-11 2020-02-11 Method of producing composite carbon radar absorbing product

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2743900C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2234175C2 (en) * 2000-08-10 2004-08-10 Хермсдорфер Институт Фюр Технише Карамик Е.В. Electromagnetic absorbing material and method for manufacturing this material and shielding devices
CN102528886A (en) * 2010-12-13 2012-07-04 中国建筑材料科学研究总院 Composite shaving board with electromagnetic wave absorbing function and manufacturing method of composite shaving board
US20200031718A1 (en) * 2017-01-14 2020-01-30 Heka Graphit.Technology Gmbh Construction material mixture for shielding against electromagnetic radiation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2234175C2 (en) * 2000-08-10 2004-08-10 Хермсдорфер Институт Фюр Технише Карамик Е.В. Electromagnetic absorbing material and method for manufacturing this material and shielding devices
CN102528886A (en) * 2010-12-13 2012-07-04 中国建筑材料科学研究总院 Composite shaving board with electromagnetic wave absorbing function and manufacturing method of composite shaving board
US20200031718A1 (en) * 2017-01-14 2020-01-30 Heka Graphit.Technology Gmbh Construction material mixture for shielding against electromagnetic radiation

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MA Dmitriev and others. COMPOSITION MATERIALS BASED ON SUPPLIED VERMICULITE FOR ELECTROMAGNETIC RADIATION SCREENS. Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics, reports of BSUIR, # 7 (101), 2016. *
М.А.Дмитриев и др. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ВСПУЧЕННОГО ВЕРМИКУЛИТА ДЛЯ ЭКРАНОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ. Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, доклады БГУИР, # 7(101), 2016. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xie et al. Electromagnetic wave absorption enhancement of carbon black/gypsum based composites filled with expanded perlite
JP6915887B2 (en) Polypyrrole film graphene oxide cement-based composite material and its preparation method
Xie et al. Electromagnetic wave absorption properties of helical carbon fibers and expanded glass beads filled cement-based composites
CN101591523B (en) Gradient electromagnetic wave-absorbing material and preparation method thereof
CN101042005A (en) Cement radical composite wave-suction material and preparation method thereof
CA1138478A (en) Lightweight silicate aggregate
CN109437761B (en) Preparation method of energy-saving environment-friendly lightweight aggregate concrete
CN109575606A (en) A kind of neutron shielding material and preparation method thereof
CN107488012B (en) Wet-mixed composite lightweight aggregate concrete and preparation method thereof
Ren et al. Design and preparation of double-layer structured cement-based composite with inspiring microwave absorbing property
KR102000446B1 (en) Cement composition capable of shielding electro magnetic interference, cement mortar and cement concrete using the compositioon
Si et al. Synergistic effects of carbon black and steel fibers on electromagnetic wave shielding and mechanical properties of graphite/cement composites
RU2743900C1 (en) Method of producing composite carbon radar absorbing product
CN110415851B (en) Cement-based neutron shielding material and preparation method thereof
CN112521038A (en) Modification and application of concrete recycled aggregate
Zhu et al. Enhanced electromagnetic interference shielding performance of geopolymer nanocomposites by incorporating carbon nanotubes with controllable silica shell
CN108863270B (en) High-strength gypsum-based sound-insulation heat-preservation machine sand blasting slurry and composite heat-preservation layer
US6709745B2 (en) Electromagnetic absorber material, method for the production thereof and method for the production of shielding devices thereof
CN112830748A (en) Preparation method of intrinsic hydrophobic non-intumescent steel structure fireproof coating
Li et al. Microwave absorbing properties of cement-based composite with wedge-shaped surface in different polarization directions
CN112409653B (en) Wave absorber, preparation method and application thereof
RU2545585C1 (en) Radiation-proof structural concrete and method for production thereof
Li et al. Combined effects of micro and nano Fe3O4 on workability, strength, packing, microstructure and EM wave absorbing properties of mortar
CN115087338A (en) Electromagnetic loss material with uniform electromagnetism and impedance matching and preparation method thereof
CN108083733A (en) A kind of suction ripple cement mixture and its application