МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ИЗЛУЧЕНИЙ Российский патент 1998 года по МПК G21F1/12 G12B17/00 

Изобретение относится к средствам защиты от излучений, а более точно к материалу для защиты от излучений, который предназначен для использования его в медицине, на производстве, в быту, а также для обеспечения электромагнитной совместимости радиоаппаратуры и приборов.

Известен материал для защиты от излучений (US, N 2996710), например, электромагнитной природы, содержащий диэлектрическую основу, например из неопрена, на которую нанесен слой металла, в качестве которого используется никель.

Известный материал не может быть использован при малых толщинах для надежного экранирования источников электромагнитных излучений с частотами ниже 10 МГц из-за слабо выраженных магнитных свойств покрытия.

Известен материал для защиты от излучений электромагнитной природы (US, N 4439768), содержащий диэлектрическую основу в виде ткани с нанесенным на нее металлическим электропроводным покрытием, например никелем.

Известный материал при малых толщинах обеспечивает малое ослабление электромагнитного поля в диапазоне частот от 0,1 до 5 МГц вследствие слабых магнитных свойств покрытия.

Известен материал для защиты от излучений электромагнитной природы (RU, N 2000680), содержащий неметаллическую основу основу с нанесенным на нее электропроводным покрытием.

Известный материал имеет недостаточно высокую прочность сцепления покрытия с основой и защитные свойства от электромагнитных излучений в частотах до 100 кГц вследствие несплошного покрытия рельефных участков основы из-за недостаточной электропроводности первого от основы неметаллического слоя.

В основу настоящего изобретения положена задача создания материала для защиты от воздействия излучений с таким составом покрытия, который обеспечивал бы сочетание высокой прочности покрытия с основой и более высоких характеристик защиты от электромагнитных излучений при минимальной массе покрытия за счет создания высокой электропроводности первого от основы слоя.

Поставленная задача решается тем, что материал для защиты от воздействия излучений, содержащий неметаллическую основу с нанесенным на нее электропроводным покрытием, включающим неметаллические слои с низкой электропроводностью и металлические слои с высокой электропроводностью, согласно изобретению, дополнительно содержит первый от основы слой со средней электропроводностью, представляющий собой композицию, состоящую из неметаллических соединений и металлов.

Использование в покрытии первого от основы электропроводного слоя со средней электропроводностью позволяет повысить прочность сцепления покрытия с основой, благодаря большей площади сцепления из-за более глубокого проникновения в материал и защитные свойства от электромагнитных излучений в частотах до 100 кГц.

Получение слоя со средней электропроводностью достигается за счет создания композиции, состоящей из неметаллических электропроводных соединений сульфидов, оксидов металлов, коллоидных частиц графита и металлов.

Предпочтительно, чтобы слой со средней электропроводностью содержал соединения сульфидов металлов, выбранных из I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII групп периодической системы элементов, оксидов металлов, выбранных из I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII групп периодической системы элементов, коллоидных частиц графита и металлов, выбранных из I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII групп периодической системы элементов, причем соотношение между неметаллической составляющей и металлами в композиции было выбрано в пределах от 99:1 до 1:99.

В известном изобретении неметаллический слой, состоящий из сульфидов металлов, имеет, главным образом, поверхностное электрическое сопротивление от 100 до 50000 Ом/см², при которых возможно нанесение покрытия. Поверхностное же сопротивление тончайших пленок металлов, например серебряных или палладиевых, получаемых химическим методом для последующего нанесения других слоев покрытий металлами, составляет менее 1 Ом/см².

При добавлении в композицию первого слоя к сульфидам металлов высокопроводных оксидов, например диоксида олова, или графита, или металлов, например серебра, палладия, висмута и других, можно увеличить электропроводность покрытия, причем уже при введение в состав около 1% серебряного покрытия существенно увеличивается электропроводность. В то же время первый от основы слой почти весь может состоять из металла, например при восстановлении металлического никеля на неметаллической основе из растворов солей никеля дитионитом натрия, кроме никелевого покрытия присутствует едва заметная фаза сульфида никеля, составляющая от 1% и более. Тот же эффект достигается при восстановлении металлического палладия или серебра соединением двухвалентного олова, которое после окисления до четырехвалентного можно полностью либо частично перевести в диоксид олова.

Возможно осаждение металлической составляющей композиции слоя практически любого металла путем парофазного разложения соединений или вакуумной металлизацией расплавленного металла с дополнительным переводом металлов в оксиды, либо в сульфиды, или добавлением коллоидного графика достигнуть заданных параметров.

Таким образом, практически все металлы I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII групп периодической системы могут быть представлены в композиции с их сульфидным или оксидным формами и включениями графита в зависимости от покрываемого материала, назначения и требований к качеству.

Покрытие первого слоя таким композиционным материалом может быть представлено самостоятельно без последующих слоев и иметь широкое назначение в технике, например применяться в качестве радиопоглощающего материла.

Предлагаемый материал для защиты от воздействия излучения содержит неметаллическую основу и нанесенное на нее электропроводное покрытие, состоящее, например, из первого слоя со средней электропроводностью, представленного в виде композиции соединений сульфида меди, железа, олова, и металлического висмута, причем соотношение неметаллической составляющей к висмуту составляет около 70:30, второго слоя с высокой электропроводностью, состоящей из сплава никеля с кобальтом, железом и самарием, и третьего слоя - с высокой электропроводностью, например, медного, серебряного или золотого.

Первый слой наносят, последовательно обрабатывая неметаллическую основу сначала в аммиачном растворе солей указанных металлов до полного намокания, затем последовательно в воде, в растворе сульфида натрия, в воде, в тартратном растворе соли висмута и снова в воде. Количество металлического висмута регулируется количеством его соли в растворе и временем обработки.

Второй металлический слой наносится гальваническим методом из электролита, содержащего сернокислый никель 200 г/л, хлористый кобальт 40 г/л, борную кислоту 30 г/л, сахарин 0,5 г/л, при температуре 40^oC и плотности тока 1 А/дм².

Третий слой может быть также нанесен гальваническим методом из известных растворов меднения, серебрения или золочения. Он может быть осажден также и другими методами, например химическим осаждением из растворов, металлизацией в вакууме и так далее.

Внешний слой металла целесообразно в зависимости от условий эксплуатации и назначения материала выполнять из необходимого вещества, например:
для повышения коррозионной стойкости наносят покрытие: полиэтиленовое, резиновое, оксидное, сульфидное, хроматное, алюминиевое и другие;
для повышения электропроводности и теплоотражательных свойств наносят покрытие медью, серебром, золотом, алюминием;
для улучшения паяемости наносят слой из сплава олова со свинцом или висмутом;
для создания светопоглощаемых свойств наносят покрытия: оксидное, черное хромовое, сульфидное и другие;
В качестве материала основы может быть использована ткань, бумага, пленка, губчатые и нетканые синтетические и графированные материалы.

В таблице приведены примеры различных сочетаний в виде электропроводных слоев покрытия на тканевой основе и их защитные характеристики. Увеличение прочности покрытия с основой наблюдается практически везде в 2 и более раз, что связано с более полым покрытием основы материала.

Во всех приведенных примерах ослабление электрического поля достигается свыше 90 дБ, ослабление СВЧ до 80 дБ.

Нанесение металлического покрытия на неметаллическую основу позволяет существенно изменить коэффициент теплового экранирования: он изменяется при 50^oC от 0,5 до 0,75.

Практически во всех случаях покрытие позволяет дополнительно экранировать и β -излучение в пределах 1,5 3 раза в зависимости от толщины покрытия.

В таблице приведены различные варианты выполнения первого слоя электропроводного покрытия со средней электропроводностью, а также варианты последующих неметаллических слоев с низкой электропроводностью и металлических с высокой электропроводностью.

Толщина покрытия может изменяться в широком диапазоне от 0,5 до 100 мкм и более, однако наибольшее применение находит материал с покрытием толщиной от 2 до 15 мкм, ввиду его достаточной экранирующей эффективности в сочетании с гибкостью, воздухопроницаемостью, прозрачностью, низкой материалоемкостью и технологичностью.

В примерах 1 8 в состав первого слоя в качестве неметаллической составляющей входят сульфиды металлов I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII групп периодической системы элементов.

В примерах 1, 4, 12 в состав первого слоя в качестве неметаллической составляющей входит графит.

В примерах 6, 7, 8, 10, 11 в состав первого слоя в качестве неметаллической составляющей входят оксиды металлов I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII группы периодической системы элементов.

В примерах 1 12 в состав первого слоя в качестве металлической составляющей входят металлы I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII групп периодической системы элементов.

Во всех вариантах приведены примеры последующих за первым слоем металлических электропроводных слоев с высокой электропроводностью на основе сплавов металлов или отдельных металлов.

В примерах 1, 7, 8, 11 последний слой является неметаллическим с низкой электропроводностью в виде сульфидов и оксидов металлов.

В приведенных примерах электропроводность первого слоя составляет от 1,0 Ом/см² (пример 10) до 3 Ом/см² (пример 8).

Предлагаемый материал отличают:
высокие защитные характеристики от электропроводных полей в широком диапазоне частот от 50 Гц до 30 ГГц, причем особенно отличается защитная характеристика в диапазоне частот до 100 кГц;
высокая отражательная способность радиочастот широкого диапазона на уровне 99%
высокая электропроводимость, позволяющая использовать материал в конструкциях и изделиях, связанных с решением проблем устранения статического электричества;
высокая тепловая защита от инфракрасных излучений;
высокая технологичность и малая материалоемкость и конструктивность, благодаря присущим ему гибкости, легкости, воздухопроницаемости, механической прочности, прочности сцепления с различными неметаллическими основами (резина, полимерные материалы и другие);
возможность его применения в труднодоступных местах конструкций;
возможность использования в медицине, благодаря отражению теплового излучения тела человека или животных (мягкое прогревание органов), а также защита от электромагнитных излучений в физиотерапевтических кабинетах и других;
возможность использования в смотровых, окнах, щитках, фильтрах, экранах видеотерминалов, при одновременной защите от тепловых и электромагнитных излучений. Поток электромагнитных излучений от экранов видеотерминалов на частоте 60 Гц ослабляется более, чем в 20 раз при прозрачности 42-43%
возможность экранирования геопатогенных зон;
возможность сшивания, пайки, склеивания.

Использование: для защиты от воздействия излучений. Сущность изобретения: материал содержит неметаллическую основу с нанесенным на нее электропроводным покрытием. Покрытие состоит из слоев, причем первый от основы слой выполнен в виде композиции, состоящей из неметаллических электропроводных соединений и металлов, а остальные слои выполнены из электропроводных неметаллических соединений и/или металлов. Композиционный слой содержит сульфиды металлов и/или оксиды металлов, и/или частицы графита и металлы. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Материал для защиты от воздействия излучений, содержащий неметаллическую основу с нанесенным на нее электропроводным покрытием, отличающийся тем, что электропроводное покрытие состоит из слоев, причем первый от основы слой выполнен в виде композиции, состоящей из неметаллических электропроводных соединений и металлов, а остальные слои выполнены из электропроводных неметаллических соединений и/или металлов. 2. Материал по п.1, отличающийся тем, что композиционный слой содержит сульфиды и/или оксиды металлов и/или частицы графита и металлы.