RU2812639C1 - Паста, поглощающая электромагнитное излучение СВЧ диапазона - Google Patents
Паста, поглощающая электромагнитное излучение СВЧ диапазона Download PDFInfo
- Publication number
- RU2812639C1 RU2812639C1 RU2023111713A RU2023111713A RU2812639C1 RU 2812639 C1 RU2812639 C1 RU 2812639C1 RU 2023111713 A RU2023111713 A RU 2023111713A RU 2023111713 A RU2023111713 A RU 2023111713A RU 2812639 C1 RU2812639 C1 RU 2812639C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- paste
- epoxy resin
- particle sizes
- electromagnetic radiation
- microwave range
- Prior art date
Links
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 title claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims abstract description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 12
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 5
- GTACSIONMHMRPD-UHFFFAOYSA-N 2-[4-[2-(benzenesulfonamido)ethylsulfanyl]-2,6-difluorophenoxy]acetamide Chemical compound C1=C(F)C(OCC(=O)N)=C(F)C=C1SCCNS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GTACSIONMHMRPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 101710130081 Aspergillopepsin-1 Proteins 0.000 claims description 3
- 102100031007 Cytosolic non-specific dipeptidase Human genes 0.000 claims description 3
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 abstract description 12
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 2
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229910008423 Si—B Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000012762 magnetic filler Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910021392 nanocarbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000006100 radiation absorber Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к поглотителям электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот (СВЧ) и может быть использовано для уменьшения радиолокационной видимости объектов различного назначения и конфигурации. Поглотитель представляет собой пасту на основе эпоксидной смолы, содержащую (в масс. долях): 49% эпоксидной смолы марки 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 мкм; 6% рубленого углеволокна с размерами частиц от 0,05 до 0,1 мкм; 16% чешуйчатого графита. Предложенное изобретение позволяет усилить радиопоглощающие свойства, увеличить температурные показатели и прочностные характеристики. Кроме того, обеспечивается возможность нанесения пасты на любую поверхность и 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 твердотельных СВЧ модулей для их устойчивой работы обычно применяют радиочастотные поглотители, размещаемые в герметичном корпусе модуля. Большое число компонентов, заключенное в малые пространства, вызывает большие трудности при разработке микроэлектроники: несовместимость тех или иных компонентов, необходимость подачи большей мощности, что в частности приводит к возникновению проблем с электромагнитной совместимостью (ЭМС), вызванных увеличением мощности и высоким уровнем радиопомех. Вследствие всего вышеперечисленного возникают проблемы колебаний электромагнитной волны (ЭМВ) в резонаторе. Применение поглотителей СВЧ-энергии помогает решить эти проблемы.
В качестве экранирующих, поглощающих материалов для решения ряда практических задач особенно привлекательны композиты с углеродными и наноуглеродными включениями.
Известен патент RU 2532256 C1 «Поглотитель электромагнитных волн», принятый за прототип, опубликованный 10.11.2014. Поглотитель состоит из эпоксидно-эластомерного связующего, в котором распределен магнитный наполнитель - нанокристаллический порошок сплава Fe-Cu-Nb-Si-B. Недостатками прототипа являются: невозможность формирования деталей сложной формы без последующей обработки, неспособность работать при температурах свыше +120°С более одного 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 указанного технического результата предлагается паста, поглощающая электромагнитное излучение, используемая для экранирования твердотельных модулей, работающих в СВЧ диапазоне, на основе эпоксидной смолы.
Паста, поглощающая электромагнитное излучение, используемая для экранирования твердотельных модулей, работающих в СВЧ диапазоне, на основе эпоксидной смолы, отличающаяся тем, что паста содержит массовые доли: 49% эпоксидной смолы марки 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 мкм; 6% рубленого углеволокна с размерами частиц от 0,05 до 0,1 мкм; 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. На фиг. 1-2 введены обозначения:
1. Углеткань, пропитанная пастой, поглощающей электромагнитное излучение.
2. Низкомолекулярный полиэтилен.
3. Фольга.
4, 5. Углеткань, пропитанная эпоксидной смолой.
На фиг. 3 показана амплитудно-частотная характеристика, раскрывающая развязку плеч переключателя с различным конструктивом.
На фиг. 4 показан пример спектра генератора шума, функционирующего
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.
Полимерную пасту изготавливают на водяной бане, подогревая эпоксидную смолу ЭД 20 до температуры от 30 до 35°С. Затем в нее постепенно всыпают:
- порошок резины ХВ 2.0 с размерами частиц от 0,1 до 0,3 мкм;
- рубленое углеволокно с размерами частиц от 0,05 до 0,1 мкм;
- чешуйчатый графит;
- карбонильное железо Р-10.
К тщательно перемешанным компонентам добавляют отвердитель ПЭПА. 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), например, для антенн специального назначения. Корпус в таком случае изготавливается слоистым (фиг. 2). Совместное использование нескольких листовых слоев (от одного до пяти) 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 поглощению.
Исследования корпуса бортовой радиолокационной станции, покрытого пастой, поглощающей электромагнитное излучение, 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.
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 1x2 с усилителем (≈20 дБ) в общем тракте;
- узкополосный генератор шумового сигнала, обеспечивающий формирование и усиление сигнала до требуемого уровня мощности.
На фиг. 3 показана амплитудно-частотная характеристика, раскрывающая развязку 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 поверхность сложной формы, а также возможность холодного литья пасты в форму.
Claims (1)
- Паста, поглощающая электромагнитное излучение, используемая для экранирования твердотельных модулей, работающих в СВЧ диапазоне, на основе эпоксидной смолы, отличающаяся тем, что паста содержит массовые доли: 49% эпоксидной смолы марки 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 мкм; 6% рубленого углеволокна с размерами частиц от 0,05 до 0,1 мкм; 16% чешуйчатого графита.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2812639C1 true RU2812639C1 (ru) | 2024-01-30 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5389434A (en) * | 1990-10-02 | 1995-02-14 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Electromagnetic radiation absorbing material employing doubly layered particles |
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 |
RU184782U1 (ru) * | 2018-09-18 | 2018-11-08 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Устройство для поглощения электромагнитного излучения |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5389434A (en) * | 1990-10-02 | 1995-02-14 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Electromagnetic radiation absorbing material employing doubly layered particles |
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 |
RU184782U1 (ru) * | 2018-09-18 | 2018-11-08 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Устройство для поглощения электромагнитного излучения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jani et al. | Size dependent percolation threshold and microwave absorption properties in nano carbon black/silicon rubber composites | |
TW201942924A (zh) | 電磁波吸收片及其製造方法 | |
Gupta et al. | Study of electromagnetic shielding effectiveness of metal oxide polymer composite in their bulk and layered forms | |
Pramanik et al. | Electromagnetic interference shielding by conductive nitrile rubber composites containing carbon fillers | |
US6037400A (en) | Composition for prevention of electric wave in wide range and electric wave absorber coping with all directions using same | |
RU2812639C1 (ru) | Паста, поглощающая электромагнитное излучение СВЧ диапазона | |
El Assal et al. | Design and optimization of ultra-wideband planar multilayer absorber based on long-carbon fiber-loaded composites | |
RU2500704C2 (ru) | Поглотитель электромагнитных волн и радиопоглощающий материал для его изготовления | |
RU2794212C2 (ru) | Паста, поглощающая электромагнитное излучение СВЧ-диапазона, и способ ее изготовления | |
CN101444979A (zh) | 一种频率选择表面吸波材料及其制备方法 | |
Choi et al. | Electromagnetic and electromagnetic wave‐absorbing properties of the SrTiO3–Epoxy composite | |
Lee et al. | Single layer microwave absorber based on rice husk-mwcnts composites | |
JPH02120040A (ja) | 電波吸収用銅張積層板 | |
KR101124544B1 (ko) | 비할로겐계 전자파 흡수-수평 열전도 복합 시트 및 이의 제조방법 | |
Kaur et al. | A Review Based on Effects of Change in Thickness and Number of Layers on Microwave Absorbing Materials | |
Yusof et al. | Microwave and reflection properties of palm shell carbon-polyester conductive composite absorber | |
Hsu et al. | Power absorption of 3D printed layers on a microstrip line | |
Sharma et al. | Electromagnetic shielding efficiency of carbon fibre fabric-sandwiched epoxy–MWCNT nanocomposites | |
JP4177523B2 (ja) | 電波吸収体 | |
Mishra et al. | Synthesis and analysis of microwave stealth material | |
Souza et al. | Double layer material designed to reduce electromagnetic radiation with carbon black, silicon carbide and manganese zinc ferrite | |
KR20090027379A (ko) | 전자파 차폐 프리프레그 구조체와 이를 이용한 안테나 | |
Savi et al. | Shielding Effectiveness Measurements of Drywall Panel Coated with Biochar Layers. Electronics. 2022; 11: 2312 | |
Moon et al. | Ferrite polymer composite for improving the electromagnetic compatibility of semiconductor packaging | |
Lopes et al. | Microwave absorption effectiveness of nonwoven support impregnated with carbon black |