СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ РАДИОПОГЛОЩАЮЩИХ ТОПОЛОГИЙ НА НОСИТЕЛЯХ Российский патент 2015 года по МПК C09D5/32 H01Q17/00 

Предлагаемое изобретение относится к материалам, поглощающим электромагнитные волны, и может найти применение для повышения скрытности и уменьшения вероятности обнаружения радиолокаторами объектов и оборудования наземной, авиационной и космической техники. Также может найти применение для защиты персонала от воздействия радиоизлучения, для создания частотно-избирательных поверхностей для радаров, прозрачных только для определенных длин волн (СВЧ фильтры), а также в качестве радиопоглощающей метки для ценных бумаг с целью защиты их от подделки.

Известны различные способы изготовления материалов и покрытий для поглощения радиоизлучения. По одному из способов [Ю.К. Ковнеристый, И.Ю. Лазарева. А.А. Раваев. Материалы, поглощающие СВЧ-излучение. М., Наука, 1982 г., с. 85] из графита, керметов и т.п. материалов изготавливают геометрические фигуры (например, цилиндры, конусы) различных размеров и закрепляют их на поверхности в определенном порядке. Недостатком такого способа является большой объем и масса поглощающих устройств.

Известен способ [Ю.К. Ковнеристый, И.Ю. Лазарева, А.А. Раваев. Материалы, поглощающие СВЧ-излучение. М., Наука, 1982 г., с. 46, 88], по которому в жидкое полимерное связующее или его раствор вводят дисперсный поглощающий наполнитель (графит, феррит, сегнетоэлектрики, металлические сплавы типа "альсифер" и т.п.), а затем полученный жидкий материал наносят вручную или с использованием фотолитографических операций на защищаемую металлическую поверхность.

Известно радиопоглощающее покрытие, материал которого получают путем совмещения полимерного связующего и ультрадисперсного поглощающего наполнителя, в качестве которого используются спеченные частицы феррита, осажденного из водного раствора, и частицы феррита, полученные наномолекулярным наслаиванием из газовой среды [Патент №2247759, Россия, МПК⁷ C09D 5/32, H01Q 17/00, опубликован 2005.03.10]. При получении радиопоглощающего покрытия этот материал многооперационно наносится на поверхность с использованием ручных операций.

Аналогично используется известная композиция, в которой порошковый материал для поглощения электромагнитного поля представляет собой феррит с размером частиц около 8,0 мкм. Состав феррита, мол.%: 65-85 Fe₂O₃; 2-20 MnO; 10-20 ZnO [Патент №3-14483, Япония, МПК⁴ H01F 1/00, опубликован 1992.03.13].

Известен способ, при котором получают вначале жидкий материал при смешении синтетического клея "Элатон" и порошкообразного феррита или корбонального железа, который затем наносят (многооперационно и с использованием ручных операций) на защищаемую поверхность в несколько слоев с промежуточной сушкой между слоями [патент РФ 2107705, кл. C09D 5/32, опубликован 1998.04.27]. Кроме того, к недостаткам данного способа получения радиопоглощающего покрытия можно отнести сложность выполнения задачи по равномерному распределению наполнителя внутри матрицы, низкое поглощение в тонких слоях, необходимость нанесения большой толщины покрытия для получения высокого поглощения в диапазоне длин волн более 2 мм. В частности, для длины волны 3 см толщина покрытия должна быть не менее 1 мм. Высокое поглощение в сочетании с низкой толщиной покрытия является важным при применении покрытий в объектах, где массогабаритные характеристики являются первостепенными. В частности, к таким объектам относятся летательные аппараты, микроэлектронные СВЧ устройства. Поглощающие покрытия большой толщины утяжеляют конструкции летательных аппаратов, ухудшают их аэродинамику, разрушаются при высоких скоростях полета и вибрации конструкции. В микроэлектронных устройствах такие покрытия увеличивают их габариты в несколько раз.

Наиболее близким к заявляемому материалу и принятым в качестве прототипа является способ получения радиопоглощающего покрытия [патент РФ 2200177, МПК 7 C09D 5/32, опубликован 2003.03.10], по которому наносят радиопоглощающий материал на защищаемую поверхность в несколько слоев с промежуточной сушкой каждого слоя. В один из слоев поглощающего покрытия перед сушкой помещают разрезные кольца из электропроводного материала толщиной более толщины скин-слоя, с различным диаметром. При этом величина зазора в каждом из колец и минимальное расстояние между кольцами выбраны так, чтобы при данной мощности излучения не было короткого замыкания в зазоре и между кольцами, и равны 0,1-0,5 мм. Далее производят сушку этого слоя при определенной температуре и наносят с использованием ручных операций следующие слои необходимой толщины. При таком способе можно получить радиопоглощающее покрытие, которое имело бы достаточно высокое поглощение при толщинах менее 1 мм в широком диапазоне длин волн (от долей мм до 2-3 десятков см). Применение электропроводных разрезных колец позволяет, во-первых, получать тонкие поглощающие слои толщиной менее 1 мм, во-вторых, увеличить радиопоглощение для различного диапазона длин волн без увеличения толщины материала, в-третьих, расширить этот диапазон длин волн. Процесс нанесения поглощающего материала состоит из повторяющихся циклов. На три металлические поверхности размерами 200×200 мм наносят (с использованием ручных операций) поглощающий материал на основе феррита толщиной 0,5 мм и производят сушку при температуре 25°С. После этого замеряют поглощение электромагнитного излучения образцами. Затем изготавливают разрезные кольца следующим образом. Рассчитывают собственные частоты объемного резонатора f_min в зависимости от его диаметра D. На оправки из нержавеющей стали диаметром D₁=10 мм и D₂=3 мм наматывают виток к витку константановую проволоку диаметром 0,2 мм и разрезают по образующей тонкой фрезой или ножницами. Первый образец оставляют без изменения. На поверхность второго и третьего образцов помещают и закрепляют кольца диаметром D₁=10 мм, с зазором 0,2 мм, на расстоянии между кольцами 0,2 мм. Затем на поверхность третьего образца дополнительно помещают кольца диаметром D₂=3 мм и зазором 0,2 мм, располагая их концентрически в кольцах с диаметром D₁=10 мм. После этого наносят (с использованием ручных операций) слой поглощающего покрытия толщиной 0,5 мм на поверхность трех образцов. После сушки производят измерение поглощения образцов в открытом пространстве, применяя излучающий и приемный рупоры, согласованные по размерам с частотой электромагнитного излучения.

К недостаткам данного способа создания радиопоглощающего покрытия относится то, что он не автоматизирован, не гибок с позиций управления реализацией технологических операций, многооперационен и затратен.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание полностью автоматизированного, гибко управляемого от микроЭВМ, малозатратного способа формирования радиопоглощающих проводящих топологий (например, разрезных и неразрезных колец различного диаметра, толщины и ширины, других различных геометрических фигур с различным их сочетанием и расположением) на различных диэлектрических носителях без использования ручных и фотолитографических операций. Разработанный способ позволяет с минимальными затратами и максимальной гибкостью непосредственно получать сразу же соответствующие радиопоглощающие топологии на носителях и на их базе - радиопоглощающие покрытия, снижающие вероятность обнаружения и/или классификации объектов при использовании стационарных и мобильных радиолокаторов, работающих в широком диапазоне частот. При этом проводящие топологии могут наноситься непосредственно на поверхность защищаемого объекта и/или на гибкую диэлектрическую основу, выполненную из тканого и/или нетканого материала, из которого изготавливается чехол, покрытый антирадарным радиопоглощающим материалом.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения для заданной топологии размещения, конфигураций, параметров геометрических фигур и других конфигураций, заключается:

- в полной автоматизации процесса формирования радиопоглощаюших проводящих топологий на различных носителях;

- гибкости управления этим процессом (на одном и том же оборудовании можно обеспечивать получение различных радиопоглощаюших топологий на различных носителях);

- существенным снижением (в ряде случаев в десятки раз) стоимости получения радиопоглощающих топологий;

- бесконтактным получением радиопоглощающих топологий, что позволяет их реализовывать на различных материалах, различных конфигурациях форм деталей из этих материалов (в том числе криволинейных);

- отсутствием подвижных механических и электромеханических элементов в устройствах, реализующих предлагаемый способ;

- повышении производительности технологического процесса получения заданных топологий и точности воспроизведения их (топологий) на носителях.

Все это (с учетом предварительно обоснованной заданной проводящей топологии на выбранном носителе) в конечном итоге позволит обеспечить с минимальными затратами требуемое снижение уровня и/или мощности отраженной электромагнитной волны от объекта в направлении облучающего радиолокатора по отношению к уровню и/или мощности лоцирующей электромагнитной волны радиолокатора при его размещении на любом расстоянии от защищаемого объекта.

Указанный технический результат достигается тем, что при нанесении рабочих жидкостей на носители, с использованием микроЭВМ создают с частотой вынужденного возмущения струи рабочей жидкости линейный поток монодисперсных капель (до ста тысяч капель в секунду) диаметром 30-300 мкм, отстоящих друг от друга на расстоянии, равном длине волны возмущения, сообщают электрический заряд выбранной капле заданного знака и величины, отклоняют данную каплю в постоянном электрическом поле в заданную точку носителя, получая наноструктурированные требуемые проводящие конфигурации. При этом в качестве рабочих жидкостей используют наносуспензированные в растворителях и поверхностно активных веществах жидкости с металлическими наночастицами среднего диаметра 20-100 нм, массовое содержание которых (наночастиц металла) составляет 20-40%, с динамическим коэффициентом вязкости жидкости меньше 1000 сантипуаз, удельным объемным сопротивлением 0,25-10 Ом·м и поверхностным натяжением (20-70) 10^-3 Η/м. В свою очередь, вынужденное возмущение струи рабочей жидкости осуществляют от пьезоэлектрического преобразователя подачей заданной частоты переменного напряжения на его электроды, а заряд выбранной капле заданного знака и величины сообщают в точке отрыва капли от струи рабочей жидкости.

На фиг. 1 в качестве примера представлено устройство, реализующее предложенный способ формирования радиопоглощаюших топологий на носителях. Цифрами на нем обозначены: 1 - электрокаплеструйная головка; 2 - струя структурированной наночастицами металла рабочей жидкости; 3 - капля; 4 - отклоняющие электроды; 5 - диэлектрический носитель радиопоглощающих топологий; 6 - улавливатель капель; 7 - фильтр; 8 - зарядный электрод; 9 - насос; 10 - пьезоэлектрический преобразователь.

Устройство, реализующее предложенный способ формирования радиопоглощающих топологий на носителях, функционирует следующим образом.

Структурированная наночастицами металла рабочая жидкость под высоким постоянным давлением 0,1-0,6 МПа от насоса 9 подается в электрокаплеструйную головку 1 и в виде ламинарной струи 2 выходят из формирующего сопла. На расстоянии L от среза сопла, где и размещается зарядный электрод 8, струя распадается на монодисперсные капли 3. Распад струи на монодисперсные капли синхронизируется пьезоэлектрическим преобразователем (НЭП) 10 под действием переменного электрического напряжения U_П частотой f, подаваемого на электроды ПЭП. ПЭП, меняя свои геометрические параметры за счет обратного пьезоэффекта под действием гармонического управляющего электрического сигнала, вносит вынужденные возмущения в вытекающую струю структурированной наночастицами металла рабочей жидкости. При этом расстояние между каплями в линейной последовательности капель равно длине волны возмущения λ=ν/f от ПЭП, где ν - средняя скорость струи рабочей жидкости, f - частота электрического напряжения на электродах ПЭП.

Частота каплеобразования равна частоте f напряжения на электродах ПЭП.

В точке отрыва капель от струи любая капля рабочей жидкости избирательно (по программе, заложенной в управляющую микроЭВМ - на фиг. 1 не показанную) заряжается, проходя через зарядный электрод 8. Величина электрического заряда капли прямо пропорциональна напряжению U_З на зарядном электроде. Далее, пролетая в постоянном электрическом поле между пластинами отклоняющих электродов 4, на которые подается постоянное напряжение U₀, каждая заряженная капля отклоняется пропорционально полученному заряду и попадает в заданную точку диэлектрического носителя 5. Развертка по второй координате осуществляется перемещением диэлектрического носителя 5.

Таким образом формируются заданные радиопоглощающие наноструктурированные топологии непосредственно на носителях. В случае необходимости для обеспечение требуемой проводимости сформированных топологий осуществляют нагрев носителя с нанесенной на нем топологией до заданной температуры в диапазоне температур 100-350°С.

Капли, не получившие заряда и не участвующие в процессе формирования наноструктурированных проводящих топологий, летят по прямой траектории и попадают в улавливатель 6. Из него рабочая жидкость поступает через фильтр 7 обратно в систему подачи рабочей жидкости, осуществляя таким образом замкнутый контур ее циркуляции.

Напряжения U_П на электродах ПЭП, U_З на зарядном электроде, U₀ на отклоняющих электродах меняется от управляющей микроЭВМ.

На фиг. 1 в качестве примера показана технология получения наноструктурированных проводящих топологий заряженными структурированными наночастицами металла каплями рабочей жидкости. Легко реализуется схема когда, наоборот, капли, не участвующие в формировании проводящих топологий, получают заряд и отклоняются в улавливатель на слив, а рабочие (формирующие) капли летят по прямой и попадают на поверхность диэлектрического носителя.

Характерными особенностями и преимуществами перед прототипом предлагаемого способа являются:

- отсутствие подвижных перемещающихся с трением механических элементов в устройствах, их реализующих;

- микропрограммное управление процессами получения линейного потока монодисперсных капель рабочей жидкости с одинаковым расстоянием между каплями, сообщения управляемого как по величине, так и по знаку электрического заряда каплям, отклонения заряженных капель в электрическом поле, что обеспечивает гибкость управления;

- бесконтактного нанесения структурированных наночастицами металла рабочих жидкостей (заряженных и незаряженных) на объекты с любой формой поверхностей из различных материалов;

- дешевизна, быстрота, простота оборудования и экологическая чистота производства.

Следование капель друг за другом с одинаковой скоростью и на одинаковом расстоянии друг от друга обеспечивает равномерность нанесения рабочей жидкости по поверхности носителя.

Выбор радиопоглощающих проводящих топологий на диэлектрическом носителе (например, разрезных и неразрезных колец различного диаметра, толщины и ширины, других различных геометрических фигур с различным их сочетанием и расположением) осуществляется, например, аналогично тому, как это сделано в прототипе. Различный диаметр D формируемых таким образом проводящих разрезных колец толщиной более скин-слоя выбирают (см. прототип) из следующего условия:

,

где С - скорость света; ν_mn - n-й корень Бесселевой функции, удовлетворяющий уравнению _m(x)=0, m=1, 2, …; f_min - минимальная частота поглощаемого излучения; ε - диэлектрическая проницаемость радиопоглощающего материала; µ - магнитная проницаемость радиопоглощающего материала. При этом величина зазора в каждом из колец и минимальное расстояние между кольцами выбраны так, чтобы при данной мощности излучения не было короткого замыкания в зазоре и между кольцами, и равны 0,1-0,5 мм. В качестве радиопоглощающего материала могут быть применены различные композиции с соответствующими наполнителями. Толщина скин-слоя d формируемых проводящих топологий на диэлектрических носителях определяется по формуле

,

где ϖ=2πf; с - электрическая постоянная, равная скорости света в вакууме; σ - коэффициент электропроводности; µ - магнитная проницаемость.

В частности, при f=10⁶ Гц для меди d=0,1 мм, а для титана d=0,5 мм; при f=10¹⁰ Гц для меди d=0,001 мм, а для титана d=0,005 мм.

Сформированное по предлагаемому способу электропроводное кольцо, на которое падает электромагнитная волна, аналогично магнитному вектору Герца. В таком случае имеем набор колец, расположенных на поверхности диэлектрического слоя и отстоящих друг от друга на расстоянии L₁<<λ. Все возможные колебания будут лежать в интервале

Таким образом, в соответствии с прототипом, имеем некоторый спектр частот, а среда обладает дисперсией, которая является существенной, пока L₁ мало по сравнению с длиной волны λ. В такой диспергирующей среде существующая диссипация заставит распределиться излучению по всей поверхности и перейти энергию волны в тепло. Так, например, при наличии двух типов чередующихся электропроводных колец, диаметр которых D₁ и D₂, расположенных на равных расстояниях друг от друга, возможно образование двух видов волн:

где ω - круговая частота; t - время, с; n - целое число (0, 1, 2, …). Нечетные номера соответствуют кольцам диаметром D₁, а четные - кольцам, диаметр которых D₂. Такая среда содержит собственные осцилляторы и имеет дисперсионное уравнение четвертой степени. В этом случае получается уже два спектра частот, которые лежат в более высоком и более низком диапазонах частот. Следовательно, общий спектр существенно расширяется по сравнению с первым случаем.

Для снижения отражения падающей электромагнитной энергии кольца делают, как уже отмечалось выше, разрезными. Тогда наведенная в них энергия будет частично переизлучаться в зазоре и поглощаться в слое покрытия. Несмотря на довольно широкий спектр собственных частот, резонатор реально взаимодействует только с частотами первых гармоник. Чтобы расширить спектр поглощения, необходимо применять кольца разного диаметра. Они могут располагаться в одной плоскости (например, концентрически одно в другом) либо в разных плоскостях. Зазор в кольцах и расстояние между ними должны быть такие, чтобы в результате пробоя или туннельного эффекта не образовалось сплошной электропроводной сетки на поверхности, которая в таком случае будет работать уже как отражатель (см., например, "Электродинамика сетчатых структур", Конторович М.И., Астрахан М.И. и др., Радио и связь, 1987 г.). Поэтому зазор в кольце и расстояние между ними выбирают в пределах 0,1-0,5 мм.

В качестве рабочих жидкостей в предлагаемом способе используют наносуспензированные в растворителях и поверхностно-активных веществах жидкости с металлическими наночастицами среднего диаметра 20-100 нм, массовое содержание которых (наночастиц металла) составляет 20-40%, с динамическим коэффициентом вязкости жидкости меньше 1000 сантипуаз, удельным объемным сопротивлением 0,25-10 Ом·м и поверхностным натяжением (20-70) 10^-3 Η/м.

Как пример, на фиг. 2 и фиг. 3 представлены результаты проведенного рентгеноспектрального микроанализа рабочей жидкостей с 40% массового содержания серебра, а на фиг. 4 и фиг. 5 - рабочей жидкостей с 20% массового содержания серебра, базовыми жидкими компонентами которых являются этандиол, этанол, глицерин и 2-изопроксиэтанол.

На фиг. 2 показано распределение наночастиц серебра в рабочей жидкости с 40% массового содержания серебра (РЭМ, х456470К), а на фиг. 3 - соответствующая фиг. 2 гистограмма распределения наночастиц серебра в данной рабочей жидкости по среднему диаметру по Фере.

Аналогично, на фиг. 4 показано распределение наночастиц серебра в рабочей жидкости с 20% массового содержания серебра (РЭМ, х477780К), а на фиг. 5 - соответствующая фиг.4 гистограмма распределения наночастиц серебра в данной рабочей жидкости по среднему диаметру по Фере.

Из фиг. 3 и фиг. 5 видно, что основной диапазон изменения среднего диаметра наночастиц серебра в рабочих жидкостях составляет 30-70 нм.

Из фиг. 2 и фиг. 4 видно, что каждая из наночастиц серебра отделена друг от друга поверхностно-активным веществом (ПАВ), препятствующим слипанию наночастиц. То есть каждая наночастица серебра одета «в шубу» из ПАВ, что обеспечивает большую устойчивость суспензии.

Последнее экспериментально подтверждается и тем, что не удалась попытка выделения наночастиц серебра из рабочей жидкости на центрифуге с ускорением 24g.

Преимуществом предлагаемого способа формирования радиопоглощающих топологий на носителях (помимо вышерассмотренных) является возможность формирования топологий с равномерным распределением нанонаполнителя, в качестве которого могут быть не только наночастицы серебра (как в выше приведенном примере), но и наночастицы других металлов. Последнее подтверждается экспериментально полученными результатами (фиг. 2-5). При этом капли наносуспензированной металлом рабочей жидкости управляемо от микроЭВМ наносятся на заданные участки диэлектрического носителя.

Для обеспечения требуемой (повышенной) проводимости сформированных топологий осуществляют нагрев носителя с нанесенной на нем топологией до заданной температуры в диапазоне температур 100-350°С в течение времени до 90 минут в зависимости от типа металлических наночастиц. Обработка высокой температурой сформированной топологии необходима, чтобы избавиться от растворителя и ПАВ, присутствующих в рабочей жидкости, а также необходима для спекания между металлическими наноразмерными частицами.

Заявленный способ формирования радиопоглощающих топологий на носителях может быть применен к любым предварительно обоснованным заданным проводящим топологиям на выбранном носителе.

В качестве примера (по аналогии с прототипом) экспериментального подтверждения эффективности предлагаемого способа формирования проводящих топологий в виде разрезных и неразрезных колец различного диаметра, толщины и ширины в табл. 1 приведены экспериментальные результаты по влиянию проводящих разрезных колец на параметры радиопоглощения покрытий с ферритовым наполнителем (состав 96,0% феррит-граната Y₃Fe₅O₁₂ + 4,0% оксида железа Fe₂O₃) и водоэмульсионной композиции на основе бутадиен-стирольного латекса, загустителя и антисептика (ТУ 2385-002-11165336-95).

При проведении экспериментальных исследований вначале на три поверхности размерами 200×200 мм наносят поглощающий материал на основе феррита толщиной 0,5 мм.

Прежде чем сформировать проводящие разрезные кольца, вначале, в соответствии с уравнением, приведенным на стр. 9 описания исходной заявки (стр. 11 настоящего ответа), рассчитывают собственные частоты объемного резонатора f_min в зависимости от его диаметра D.

Значения собственных частот f_{1n min} открытого объемного резонатора в зависимости от его диаметра D представлены в табл. 2.

Первый образец оставляют без изменения. На поверхность второго и третьего образцов формируют по предлагаемому способу кольца диаметром D₁=10 мм, с зазором 0,2 мм, на расстоянии между кольцами 0,2 мм. Затем на поверхность третьего образца дополнительно формируют по предлагаемому способу кольца диаметром D₂=3 мм и зазором 0,2 мм, располагая их концентрически в кольцах с диаметром D₁=10 мм. При этом величина зазора в каждом из колец и минимальное расстояние между кольцами выбраны так, чтобы при данной мощности излучения не было короткого замыкания в зазоре и между кольцами. Далее наносят слой поглощающего покрытия с ферритовым наполнителем толщиной 0,5 мм на поверхность трех образцов.

Для обеспечения требуемой проводимости сформированных топологий осуществляют нагрев носителя с нанесенной на нем топологией в диапазоне температур 100-350°С в течение времени до 90 минут в зависимости от типа металлических наночастиц (см. стр. 8, 13 исходных материалов заявки)

Производят измерение поглощения образцов в открытом пространстве, применяя излучающий и приемный рупоры, согласованные по размерам с частотой электромагнитного излучения.

Результаты измерения для различных образцов с использованием константана приведены в табл. 1.

Из табл. 1 следует, что применение колец одного диаметра, помещенных в слой поглощающего покрытия, увеличивает поглощение в несколько раз (пункт 2 таблицы) по сравнению с покрытием без колец (пункт 1 табл. 1).

Введение в слой поглощающего покрытия колец разного диаметра (пункт 3 таблицы 1) не только увеличивает поглощение, но и расширяет диапазон длин волн, который поглощает покрытие.

17

С увеличением длины волны при постоянной мощности излучения наблюдается снижение поглощения при прочих равных условиях. Это можно объяснить тем, что поглощенный квант энергии hf (h - постоянная Планка, f - частота излучения) с уменьшением частоты уменьшается и для поглощения той же мощности излучения в длинноволновой области требуется большее количество резонаторов, чем для коротковолновой области. Поэтому в табл. 1 поглощенная мощность уменьшается при увеличении длин волн.

Для диаметра D=10 мм поглощенная мощность уменьшается и в коротковолновой области (λ<4 см), так как в этой области, в соответствии с расчетной формулой, вероятность поглощения энергии кольцами этого диаметра уменьшается. В то же время при введении в слой колец с диаметром D=3 мм поглощение энергии в коротковолновой области резко возрастает, так как для колец этого диаметра вероятность поглощения в этой области, в соответствии с расчетной формулой, возрастает. Поглощение в длинноволновой области, в этом случае, не меняется, так как вероятность поглощения кольцами с D=3 мм мала и поглощение осуществляется кольцами с D=10 мм.

Таким образом, помещение электропроводных разрезных колец в поглощающий слой увеличивает поглощение электромагнитной энергии без увеличения толщины материала, а применение колец разного диаметра не только увеличивает поглощение, но и расширяет диапазон длин волн поглощаемой энергии.

При реализации предложенного способа формирование радиопоглощающих топологий на носителях сообщают выбранной из монодисперсного потока капле наносуспензированной металлом рабочей жидкости управляемый как по знаку, так и по величине электрический заряд, отклоняют данную каплю в постоянном электрическом поле в заданную точку носителя и получают неструктурированные требуемые проводящие конфигурации. При этом диапазон отклонения у заряженной капли наносуспензированной металлом рабочей жидкости в зависимости от выбранных электрических, гидродинамических и конструктивных параметров определяется выражениями:

для цилиндрического зарядного электрода и плоскопараллельных отклоняющих электродов (см. фиг. 1 исходных материалов заявки)

для U-образного зарядного электрода и плоскопараллельных отклоняющих электродов (см. фиг. 1 исходных материалов заявки)

где U_з, U_о - электрическое напряжение на зарядном и отклоняющих электродах соответственно; d_с, d_к - соответственно диаметр струи рабочей жидкости и диаметр капель наносуспензированной металлом рабочей жидкости; h_з - радиус цилиндрического зарядного электрода, или расстояние от оси струи до обкладки U-образного зарядного электрода; λ=V_ст/f - длина волны возмущения от пьезоэлектрического преобразователя (ПЭП) выходящей из сопла наносуспензированной металлом рабочей жидкости; f - частота вынужденных от ПЭП возмущений струи рабочей жидкости (частота каплеобразования в линейной последовательности монодисперсных капель); V_ст - скорость струи наносуспензированной металлом рабочей жидкости; ρ - плотность наносуспензированной металлом рабочей жидкости; L - длина нераспавшейся на капли струи наносуспензированной металлом рабочей жидкости; l₀ - длина отклоняющих электродов; l_н - расстояние от входного среза отклоняющих электродов до носителя; с₀=0,577 - постоянная Эйлера; n_зк - число предварительно заряженных капель наносуспензированной металлом рабочей жидкости; ε₀ - электрическая постоянная (ε₀=8,85*10^-12 Ф/м); k_ф=-1,34+5,43(b/а)-4,16(b/a)²+1,07(b/a)³ - коэффициент, учитывающий влияние формы капли на величину заряда; b - полуось эллипсоида, равная максимальному размеру капли, перпендикулярному направлению поля зарядного электрода; а - полуось эллипсоида, равная максимальному размеру капли, параллельному направлению поля зарядного электрода. Если а=b, то капля наносуспензированной металлом рабочей жидкости имеет форму шара и коэффициент k_ф=1. Как правило, в предложенном способе формирование радиопоглощающих топологий 0≤n_зк≤3; 1<b/а<1,5.

Диапазоны изменения основных параметров в вышеприведенных выражениях: U_з=0-300 В; U_о=0-5 кВ; d_к=30-300 мкм; f = до 100 кГц.

Изобретение относится к материалам, поглощающим электромагнитные волны, и может найти применение для повышения скрытности и уменьшения вероятности обнаружения радиолокаторами объектов и оборудования наземной, авиационной и космической техники. Способ формирования радиопоглощающих топологий на носителях путем нанесения рабочей жидкости на носители. С частотой вынужденного возмущения струи рабочей жидкости создают линейный поток монодисперсных капель диаметром 30-300 мкм, отстоящих друг от друга на расстоянии, равном длине волны возмущения, сообщают управляемый как по знаку, так и по величине электрический заряд выбранной капле, отклоняя ее в постоянном электрическом поле в заданную точку носителя с получением наноструктурированных проводящих конфигураций. В качестве рабочих жидкостей используют наносуспензированные в растворителях и поверхностно-активных веществах жидкости с металлическими наночастицами среднего диаметра 20-100 нм, массовое содержание которых составляет 20-40%, с динамическим коэффициентом вязкости жидкости меньше 1000 сантипуаз, удельным объемным сопротивлением 0,25-10 Ом·м и поверхностным натяжением (20-70) 10^-3 Н/м. Изобретение обеспечивает бесконтактный способ получения радиопоглощающих топологий на носителе, а также повышение производительности технологического процесса. 3 з.п. ф-лы, 2 табл., 5 ил.

1. Способ формирования радиопоглощающих топологий на носителях путем нанесения рабочих жидкостей на носители, отличающийся тем, что в качестве рабочих жидкостей используют наносуспензированные в растворителях и поверхностно-активных веществах жидкости с металлическими наночастицами среднего диаметра 20-100 нм, массовое содержание наночастиц металла составляет 20-40%, с динамическим коэффициентом вязкости жидкости меньше 1000 сантипуаз, удельным объемным сопротивлением 0,25-10 Ом·м и поверхностным натяжением (20-70) 10^-3 Η/м, создают с частотой f вынужденного возмущения струи рабочей жидкости линейный поток монодисперсных капель диаметром 30-300 мкм, отстоящих друг от друга на расстоянии, равном длине волны возмущения, сообщают управляемый как по знаку, так и по величине электрический заряд выбранной капле, отклоняют данную каплю в постоянном электрическом поле в заданную точку носителя и получают наноструктурированные проводящие конфигурации.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагревают носитель с нанесенной на нем наноструктурированной топологией в диапазоне температур 100-350°С в течение времени до 90 минут.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вынужденное возмущение струи рабочей жидкости осуществляют от пьезоэлектрического преобразователя подачей переменного напряжения на его электроды с частотой f.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сообщают управляемый как по знаку, так и по величине электрический заряд выбранной капле в точке отрыва капли от струи рабочей жидкости.