RU2794212C2 - Паста, поглощающая электромагнитное излучение СВЧ-диапазона, и способ ее изготовления - Google Patents
Паста, поглощающая электромагнитное излучение СВЧ-диапазона, и способ ее изготовления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2794212C2 RU2794212C2 RU2021118007A RU2021118007A RU2794212C2 RU 2794212 C2 RU2794212 C2 RU 2794212C2 RU 2021118007 A RU2021118007 A RU 2021118007A RU 2021118007 A RU2021118007 A RU 2021118007A RU 2794212 C2 RU2794212 C2 RU 2794212C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- paste
- microwave range
- flake graphite
- electromagnetic radiation
- epoxy resin
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Настоящее изобретение относится к поглотителям электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот (СВЧ) и может быть использовано для уменьшения радиолокационной видимости объектов различного назначения и конфигурации. Способ изготовления пасты, поглощающей электромагнитное излучение СВЧ диапазона включает стадии: на водяной бане подогревают эпоксидную смолу ЭД 20 до температуры от 30 до 35°С, затем постепенно всыпают и тщательно перемешивают порошок резины ХВ 2.0, рубленое углеволокно, чешуйчатый графит и карбонильное железо Р10 до однородной массы, после чего добавляют отвердитель ПЭПА и перемешивают полученную массу в течение 2 минут. Далее тонкой струйкой полученную пасту на основе углеродной матрицы с рубленым углеволокном и чешуйчатым графитом заливают в форму и оставляют до полного затвердевания в течение 24 ч. Технический результат – усиление радиопоглощающих свойств, увеличение температурных показателей и прочностных характеристик, возможность нанесения пасты на любую поверхность, возможность холодного литья пасты в форму. 4 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к поглотителям электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот (СВЧ) и может быть использовано для уменьшения радиолокационной видимости объектов различного назначения и конфигурации.
При разработке модулей СВЧ для их устойчивой работы обычно применяют радиочастотные поглотители, размещаемые в герметичном корпусе модуля. Как в потребительской, так и в специальной микроэлектронике, конструктора стремятся обеспечить как можно большую скорость работы при как можно более широкой функциональности, что требует увеличения количества компонентов, размещенных в как можно более компактных корпусах. Когда большее число компонентов заключено в малые пространства, у разработчиков возникают большие трудности. Такие как несовместимость тех или иных компонентов, необходимость подачи большей мощности, что в частности приводит к возникновению проблем по части ЭМС, вызванных увеличением мощности и высоким уровнем радиопомех. Вследствие всего вышеперечисленного возникают проблемы колебаний ЭМВ в резонаторе. Применение поглотителей СВЧ-энергии помогает решить эти проблемы.
В качестве экранирующих, поглощающих материалов особенно привлекательны композиты с углеродными и наноуглеродными включениями для решения ряда практических задач, таких как параметры конструкционного материала, поглощающие свойства в СВЧ-диапазоне в корпусах микроэлектроники, а также использующиеся в качестве многослойной основы корпуса микросборки.
Известен патент RU 2532256, принятый за прототип, «Поглотитель электромагнитных волн», состоящий из эпоксидно-эластомерного связующего, в котором распределен магнитный наполнитель - нанокристаллический порошок сплава Fe-Cu-Nb-Si-B, опубликован 10.11.2014. Недостатками этого поглотителя являются: невозможность формирования деталей сложной формы без последующей обработки, неспособность работать при температурах свыше +120°С более 1 часа из-за высокой термонестабильности меди и железа, а также проблемы с механической обработкой из-за содержания бора.
Техническим результатом заявляемого изобретения является усиление радиопоглощающих свойств, увеличение температурных показателей и прочностных характеристик, возможность нанесения пасты на любую поверхность, возможность холодного литья пасты в форму.
Для достижения технического результата предлагается способ изготовления поглощающей электромагнитное излучение пасты, используемой для экранирования твердотельных модулей, работающих в СВЧ диапазоне, на основе эпоксидной смолы, состоящий в том, что на водяной бане подогревают эпоксидную смолу ЭД 20 до температуры от 30 до 35°С, затем постепенно всыпают и тщательно перемешивают порошок резины ХВ 2.0, рубленое углеволокно, чешуйчатый графит и карбонильное железо Р10 до однородной массы, после чего добавляют отвердитель ПЭПА и перемешивают полученную массу в течение 2-х минут, после чего тонкой струйкой полученную пасту на основе углеродной матрицы с рубленым углеволокном и чешуйчатым графитом, заливают в форму и оставляют до полного затвердевания в течение 24 ч.
Паста на основе эпоксидной смолы, поглощающая электромагнитное излучение, используемая для экранирования твердотельных модулей, работающих в СВЧ диапазоне, содержит 49% эпоксидной смолы ЭД 20, 6% отвердителя марки ПЭПА, 17% карбонильного железа марки Р-10, 6% порошка резины ХВ 2.0 с размерами частиц от 0,1 до 0,3 мкр, 6% рубленого углеволокна с размерами частиц от 0,05 до 0,1 мкр, 16% чешуйчатого графита.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан пример детали корпуса сложной формы.
На фиг. 2 показан разрез детали - слоистый корпус антенны Вивальди. Здесь введены обозначения:
1 Углеткань, пропитанная пастой, поглощающей электромагнитное излучение.
2 Низкомолекулярный полиэтилен.
3 Фольга.
4, 5 Углеткань, пропитанная эпоксидной смолой.
На фиг. 3 показана развязка плеч переключателя с различным конструктивом.
На фиг. 4 показан спектр генератора шума а) без прокладки из углеткани, пропитанной поглотителем электромагнитного излучения, б) с прокладкой из поглотителя.
Для повышения поглощающих характеристик материалы покрытия должны соответствовать следующим параметрам:
- наличие в полимерной матрице развитой электропроводящей наносети;
- присутствие изолированных друг от друга наночастиц магнитного вещества;
- обеспечение дополнительного ослабления электромагнитного излучения за счет диэлектрических потерь;
- наличие структурных элементов, способствующих образованию релеевских рассеивающих структур и зон, где происходит сложение волн в противофазе;
- достижение минимальной разности волновых сопротивлений на границе радиопоглощающий материал/воздух.
Малые концентрации углеродных включений в композитах позволяют изменить значения комплексной диэлектрической проницаемости полимерной матрицы и получить материал с контролируемым поглощением.
Для изготовления полимерной пасты необходимо на водяной бане подогреть эпоксидную смолу ЭД 20 до температуры от 30 до 35°С, затем постепенно всыпать:
1) порошок резины ХВ 2.0 с размерами частиц от 0,1 до 0,3 мкр,
2) рубленое углеволокно с размерами частиц от 0,05 до 0,1 мкр,
3) чешуйчатый графит,
4) карбонильное железо Р10.
Все компоненты необходимо тщательно перемешать до однородной массы, после чего добавить отвердитель ПЭПА и перемешивать полученную массу в течение 2 минут. Полученную пасту тонкой струйкой заливают в литьевую форму и оставляют до полного затвердевания в течение 24 ч.
Покрытие из заявляемого поглотителя предлагается использовать для корпусов сложной формы (пример приведен на фиг. 1) антенн специального назначения. Корпус в таком случае изготавливается слоистым (фиг. 2). Совместное использование нескольких листовых слоев с различными характеристиками диэлектрической и магнитной проницаемости, а также разными значениями прохождения и поглощения электромагнитной волны необходимо для создания эффекта межслоевого переотражения.
Экспериментально установлено, что в деталях СВЧ приборов из углеродной ткани, пропитанной пастой, поглощающей электромагнитное излучение (композиты), существенно увеличивается коэффициент поглощения, а их матрица не является основной преградой поглощения.
Исследования корпуса бортовой РЛС проводились на двух измерительных антеннах. На одну антенну подавался сигнал в миллиметровом диапазоне длин волн мощностью 10 мВт через генератор сигналов, ко второй антенне был подключен анализатор спектра. Из результатов исследований сделан вывод, что нанесенный материал показал поглощающие свойства в интервале от -22,2 ДБ до -70 ДБ.
Полученный поглотитель способен заменить резину ХВ, ранее используемую в приборах как поглотитель электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот, улучшив показатели поглощения ЭМВ на 10 дБ и увеличив прочность и срок службы изделия за счет содержания в составе поглотителя чешуйчатого графита и углеволокна.
Испытания поглощающего материала проводились на обеспечение электрогерметичности и экранирования твердотельных модулей СВЧ.
Возможно формирование детали из углеродной ткани с пропиткой методом контактного давления. Испытания поглощающего материала проводились на обеспечение электрогерметичности и экранирования твердотельных модулей СВЧ. Углеродная ткань, пропитанная методом контактного давления полимерным связующим, использовалась в качестве прокладки между никелированными корпусом и экранной крышкой модуля, крепеж осуществлялся винтами.
Испытания проводились на двух типах СВЧ модулей:
- широкополосный переключатель мощности 1×2 с усилителем (-20дБ) в общем тракте;
- узкополосный генератор шумового сигнала, обеспечивающий формирование и усиление сигнала до требуемого уровня мощности.
На фиг. 3 показана развязка плеч переключателя без экранирующих крышек (кривая А), с установленной экранной металлической крышкой (кривая Б), с установленной углеродной прокладкой и экранной крышкой (кривая В). Проведенные на скалярном анализаторе цепей серии Р2М-18А измерения коэффициента передачи показали, что применение углеродной прокладки позволило увеличить развязку плеч переключателя в среднем на 10 дБ, что говорит об эффективности использования углеродной ткани в качестве поглощающего материала для обеспечения электрогерметичности модулей СВЧ.
Из-за высокого усиления модуля генератора шума (порядка 110 дБ), устойчивость работы модуля низка и без должного экранирования ведет к возбуждению на частотах вне рабочего диапазона. Изрезанность спектра без использования прокладки, с установленной экранной крышкой говорит о недостаточном экранировании модуля (фиг. 4, вид а). Форма спектра сигнала генератора шума с установленной углеродной прокладкой и экранной крышкой без изрезанности демонстрирует устойчивость работы модуля (фиг. 4, вид б), то есть применение углеродной ткани, пропитанной полимерным связующим, обосновано в качестве поглощающего материала для экранирования модулей СВЧ.
Результаты исследований показали, что материал на основе углеродной матрицы с различными наполнителями в качестве поглощающего материала позволяет усилить радиопоглощающие свойства, обеспечить внутреннюю и внешнюю электромагнитную совместимость в СВЧ устройствах, а также увеличить температурные показатели и прочностные характеристики. Кроме того, появляется возможность нанесения пасты на любую поверхность, возможность холодного литья пасты в форму.
Claims (1)
- Способ изготовления пасты, поглощающей электромагнитное излучение СВЧ диапазона, используемой для экранирования твердотельных модулей, работающих в СВЧ диапазоне, на основе эпоксидной смолы, отличающийся тем, что на водяной бане подогревают эпоксидную смолу ЭД 20 до температуры от 30 до 35°С, затем постепенно всыпают и тщательно перемешивают порошок резины ХВ 2.0, рубленое углеволокно, чешуйчатый графит и карбонильное железо Р10 до однородной массы, после чего добавляют отвердитель ПЭПА и перемешивают полученную массу в течение 2 минут, после чего тонкой струйкой полученную пасту на основе углеродной матрицы с рубленым углеволокном и чешуйчатым графитом заливают в форму и оставляют до полного затвердевания в течение 24 ч.
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021118007A RU2021118007A (ru) | 2022-12-21 |
RU2794212C2 true RU2794212C2 (ru) | 2023-04-12 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2373236C2 (ru) * | 2008-01-28 | 2009-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") | Полимерная композиция для получения клеевого и поглощающего свч-энергию покрытия и формованного изделия из нее |
WO2012153063A1 (fr) * | 2011-05-11 | 2012-11-15 | Arkema France | Procede de fabrication d'un materiau absorbant les radiations d'ondes electromagnetiques, comprenant des nanoparticules de carbone, et materiau obtenu par le procede |
RU2532256C1 (ru) * | 2013-07-11 | 2014-11-10 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" | Поглотитель электромагнитных волн |
RU2598090C1 (ru) * | 2015-03-20 | 2016-09-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Лакокрасочная радиопоглощающая композиция |
RU2721323C1 (ru) * | 2018-12-07 | 2020-05-18 | Сергей Константинович Есаулов | Композиционный материал для защиты от внешних воздействующих факторов и способ его получения |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2373236C2 (ru) * | 2008-01-28 | 2009-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") | Полимерная композиция для получения клеевого и поглощающего свч-энергию покрытия и формованного изделия из нее |
WO2012153063A1 (fr) * | 2011-05-11 | 2012-11-15 | Arkema France | Procede de fabrication d'un materiau absorbant les radiations d'ondes electromagnetiques, comprenant des nanoparticules de carbone, et materiau obtenu par le procede |
RU2532256C1 (ru) * | 2013-07-11 | 2014-11-10 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" | Поглотитель электромагнитных волн |
RU2598090C1 (ru) * | 2015-03-20 | 2016-09-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Лакокрасочная радиопоглощающая композиция |
RU2721323C1 (ru) * | 2018-12-07 | 2020-05-18 | Сергей Константинович Есаулов | Композиционный материал для защиты от внешних воздействующих факторов и способ его получения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Luo et al. | Study on broadband microwave absorbing performance of gradient porous structure | |
RU2400953C1 (ru) | Материал и лист, экранирующие электромагнитные волны | |
JP7159049B2 (ja) | ミリ波レーダー用カバー | |
Shi et al. | A novel multi-dimensional structure of graphene-decorated composite foam for excellent stealth performance in microwave and infrared frequency bands | |
Wang | Microwave absorbing materials based on polyaniline composites: a review | |
CN102634177B (zh) | 一种用于电缆的复合电磁屏蔽材料 | |
Belaabed et al. | X-band microwave absorbing properties of epoxy resin composites containing magnetized PANI-coated magnetite | |
CN109659703A (zh) | 一种基于泡沫介质基材料与金属结构融合的宽频带电磁波吸收超材料 | |
JP7286270B2 (ja) | 電磁波吸収シート、およびその製造方法 | |
Dang et al. | Design and preparation of an ultrawideband gradient triple-layered planar microwave absorber using flaky carbonyl iron as absorbent | |
Rezazadeh et al. | Microwave absorption properties of double‐layer nanocomposites based on polypyrrole/natural rubber | |
Jani et al. | Size dependent percolation threshold and microwave absorption properties in nano carbon black/silicon rubber composites | |
RU2794212C2 (ru) | Паста, поглощающая электромагнитное излучение СВЧ-диапазона, и способ ее изготовления | |
Gupta et al. | Study of electromagnetic shielding effectiveness of metal oxide polymer composite in their bulk and layered forms | |
Quan et al. | The electromagnetic absorption of a Na-ethylenediamine graphite intercalation compound | |
Jin et al. | Facile synthesis of Ti 3 C 2 TX–MXene composite with polyhedron Fe 3 O 4/carbonyl iron toward microwave absorption | |
Ahmad et al. | Graphene and Fe2O3 filled composites for mitigation of electromagnetic pollution and protection of electronic appliances | |
RU2812639C1 (ru) | Паста, поглощающая электромагнитное излучение СВЧ диапазона | |
Liu et al. | Preparation and simulation performance of light carbon fiber paper-based electromagnetic shielding materials | |
Zhou et al. | Multistage coupling of interface and core–shell engineering of a cobalt-based heterostructure for integration of multiple electromagnetic absorption | |
Ha et al. | Hole-patterned carbonyl iron powder/epoxy composite low-profile electromagnetic absorber operating at Ka-band | |
CN101444979A (zh) | 一种频率选择表面吸波材料及其制备方法 | |
Duan et al. | 3D printed labyrinth multiresonant composite metastructure for broadband and strong microwave absorption | |
KR101124544B1 (ko) | 비할로겐계 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트 및 이의 제조방법 | |
D’Aloia et al. | Oblique incidence optimal design of microwave dielectric-magnetic absorbing composites |