РАДИОПОГЛОЩАЮЩЕЕ ПОКРЫТИЕ НА ОСНОВЕ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ Российский патент 2017 года по МПК H01Q17/00 

Изобретение относится к радиотехнике, а более конкретно к материалам для поглощения электромагнитных волн, и может найти применение для повышения скрытности и уменьшения вероятности обнаружения радиолокаторами объектов морской, наземной, авиационной и космической техники, а также обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных и радиотехнических приборов и устройств.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является радиопоглощающее покрытие (патент RU №2370866, МПК H01Q 17/00, опубл. 20.10.2009, - прототип), совпадающее с заявляемым техническим решением по наибольшему числу существенных признаков. Покрытие-прототип включает основу в виде двух или более слоев переплетенных рядов нитей, скрепленных радиопрозрачным материалом с нанесенной на каждый слой вакуумным распылением пленкой из гидрогенизированного углерода с вкрапленными в него частицами ферромагнитного материала с нанокластерами атомов металлов. Направление переплетенных рядов нитей одного слоя тканого материала составляет с направлением переплетенных рядов нитей смежного слоя угол 60-120°. Содержание частиц ферромагнитного материала составляет от 5 мас. % в пленке, нанесенной на наружный слой переплетенных рядов нитей, до 85 мас. % в пленке, нанесенной на слой переплетенных рядов нитей, прилегающий к защищаемой поверхности.

Недостатком известной конструкции является то, что напыленная пленка на переплетенных нитях в каждом слое покрытия расположена в непосредственном контакте со скрепляющим радиопрозрачным материалом, что неизбежно приводит к неравномерности ее размещения в слоях по толщине покрытия и нестабильности поглощающих свойств. Предложенная конструкция известного радиопоглощающего покрытия не позволяет использовать его для защиты поверхностей объектов, когда не допускается изменять его архитектурный облик, например, при нанесении покрытия на поверхность крыла летательного аппарата нарушаются расчетные условия его обтекания набегающим потоком воздуха.

Кроме того, предложенная конструкция в описанном многослойном исполнении не имеет периодической структуры поглощающего слоя, что приводит к отсутствию поглощения за счет дополнительных эффектов дифракции.

Задачей изобретения является повышение эффективности поглощения электромагнитного излучения в широком диапазоне длин волн за счет использования дополнительных эффектов дифракции при одновременном повышении стабильности поглощающих свойств конструкции покрытия и расширение диапазона возможных применений радиопоглощающего покрытия за счет формирования дифракционной решетки с поглощающими элементами непосредственно в поверхности защищаемого объекта.

Поставленная задача достигается тем, что радиопоглощающее покрытие на основе дифракционной решетки выполнено из электропроводящего или диэлектрического материала, содержащее радиопоглощающие элементы. Радиопоглощающее покрытие включает группы, содержащие каждая не менее четырех прорезей, каждая прорезь в группе выполнена параллельно друг другу, каждая группа по отношению к другой группе выполнена перпендикулярно. Прорези имеют расстояние между соседними элементами от одной шестнадцатой до одной четверти длины падающей электромагнитной волны. Внутри прорези расположены не менее четырех не связанных между собой слоев арамидной ткани с нанесенной магнетронным распылением пленкой из гидрогенизированного углерода с нанокластерами атомов металлов. Радиопоглощающее покрытие снизу защищено от внешнего воздействия металлической фольгой, а сверху - при помощи радиопрозрачного слоя толщиной не менее 0,1 мм.

Указанные выше слои арамидной ткани с нанесенной магнетронным распылением пленкой из гидрогенизированного углерода с нанокластерами атомов металлов представляют собой радиопоглощающие элементы.

Сущность конструкции предлагаемого радиопоглощающего покрытия пояснена на эскизе, где на фиг. 1а) представлен общий вид групп радиопоглощающего покрытия на основе дифракционной решетки, на фиг. 1б) - радиопоглощающее покрытие в разрезе.

Радиопоглощающее покрытие на основе дифракционной решетки содержит:

1 - радиопоглощающее покрытие;

2 - группа прорезей;

3 - радиопоглощающий элемент;

4 - слои арамидной ткани;

5 - металлическая фольга;

6 - радиопрозрачный слой.

Радиопоглощающее покрытие 1 на основе дифракционной решетки, выполнено из электропроводящего или диэлектрического материала, содержащее радиопоглощающие элементы. Радиопоглощающее покрытие 1 включает группу 2, содержащую не менее четырех прорезей, каждая прорезь в группе выполнена параллельно друг другу, каждая группа по отношению к другой группе выполнена перпендикулярно, прорези имеют расстояние между соседними элементами от одной шестнадцатой до одной четверти длины падающей электромагнитной волны.

Внутри прорези расположены не менее четырех не связанных между собой слоев арамидной ткани 4 с нанесенной магнетронным распылением пленкой из гидрогенизированного углерода с нанокластерами атомов металлов, радиопоглощающее покрытие снизу защищено от внешнего воздействия металлической фольгой 5, а сверху - при помощи радиопрозрачного (например, стеклопластикового) слоя 6, толщиной не менее 0,1 мм. Нанокластеры атомов металлов (частицы) могут быть выполнены из любого известного ферромагнитного материала с диэлектрическими или полупроводящими мостиками между ними, обладающего аномально высокими диэлектрическими и магнитными потерями в СВЧ диапазоне. В качестве таких материалов могут быть использованы, например, кобальт, никель, железо, сплавы этих металлов.

Для изготовления поглощающих слоев предлагаемого радиопоглощающего покрытия используется метод магнетронного распыления, который обладает рядом достоинств, основными из которых являются высокая скорость роста пленок, их хорошая адгезия к материалу подложки и незначительное загрязнение посторонними газовыми включениями, низкая температура нагрева подложек, возможность распыления как проводников, так и диэлектриков и получения сверхтонких пленок с малыми радиационными дефектами, а также малая инерционность процесса.

Предлагаемое радиопоглощающее покрытие является эффективным поглотителем СВЧ излучения в широком диапазоне частот, обладающим расширенным рабочим диапазоном, а также может быть встроено непосредственно в поверхность защищаемого объекта, выполненную в том числе и из электропроводящего материала (металл, углепластик и т.п.).

Изобретение относится к радиотехнике, а более конкретно к материалам для поглощения электромагнитных волн, и может найти применение для повышения скрытности и уменьшения вероятности обнаружения радиолокаторами объектов морской, наземной, авиационной и космической техники, а также обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных и радиотехнических приборов и устройств. Покрытие на основе дифракционной решетки выполнено из электропроводящего или диэлектрического материала, содержащее радиопоглощающие элементы. Покрытие включает группы, содержащие каждая не менее четырех прорезей, каждая прорезь в группе выполнена параллельно друг другу, каждая группа по отношению к другой группе выполнена перпендикулярно. Прорези имеют расстояние между соседними элементами от одной шестнадцатой до одной четверти длины падающей электромагнитной волны. Внутри прорези расположены не менее четырех не связанных между собой слоев арамидной ткани с нанесенной магнетронным распылением пленкой из гидрогенизированного углерода с нанокластерами атомов металлов. Покрытие снизу защищено от внешнего воздействия металлической фольгой, а сверху - при помощи радиопрозрачного слоя толщиной не менее 0,1 мм. Указанные выше слои арамидной ткани с нанесенной магнетронным распылением пленкой из гидрогенизированного углерода с нанокластерами атомов металлов представляют собой радиопоглощающие элементы. Технический результат заключается в повышении эффективности поглощения электромагнитного излучения в широком диапазоне длин волн. 1 ил.

Радиопоглощающее покрытие на основе дифракционной решетки, выполненное из электропроводящего или диэлектрического материала, содержащее радиопоглощающие элементы, отличающееся тем, что радиопоглощающее покрытие включает группы, содержащие каждая не менее четырех прорезей, каждая прорезь в группе выполнена параллельно друг другу, каждая группа по отношению к другой группе выполнена перпендикулярно, прорези имеют расстояние между соседними элементами от одной шестнадцатой до одной четверти длины падающей электромагнитной волны, внутри прорези расположены не менее четырех не связанных между собой слоев арамидной ткани с нанесенной магнетронным распылением пленкой из гидрогенизированного углерода с нанокластерами атомов металлов, радиопоглощающее покрытие снизу защищено от внешнего воздействия металлической фольгой, а сверху - при помощи радиопрозрачного слоя толщиной не менее 0,1 мм.