Область техники
[0001] Настоящая группа изобретений относится к области радиотехники, в частности, к композициям и покрытиям для поглощения излучения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот, и может быть использована для уменьшения электромагнитных помех, для улучшения электромагнитной совместимости устройств, для уменьшения радиолокационной видимости объектов различного назначения и конфигурации, например, воздушных судов.
Уровень техники
[0002] В настоящее время развивается и увеличивается мощность устройств СВЧ-радиоэлектроники, что является причиной возникновения во время их работы электромагнитного излучения, влияющего на функционирование различного рода объектов. Например, возникновение электромагнитного излучения на частотах высших гармоник создает помехи радиоэлектронной аппаратуре, спутниковой связи. В связи с этим, актуальна разработка высокоэффективных широкополосных радиопоглощающих материалов, обеспечивающих уменьшение электромагнитных помех, улучшение электромагнитной совместимости устройств, уменьшение радиолокационной видимости объектов различного назначения и конфигурации.
[0003] Выделяют следующие типы радиопоглощающих материалов по принципу их действия: интерференционные, рассеивающие, поглощающие, комбинированные. Принцип действия интерференционного радиопоглощающего материала основан на взаимной нейтрализации электромагнитных волн благодаря наложению падающей и отраженной волн в противофазе. Действие рассеивающего радиопоглощающего материала основано на уменьшении энергии отраженной волны в одном направлении благодаря ее рассеянию в других направлениях под различными углами. Принцип действия поглощающего материала основан на преобразовании электромагнитной волны в другие виды энергии, зачастую в тепловую энергию, благодаря диэлектрическим и магнитным потерям, возникающим в материале. Принцип действия комбинированного радиопоглощающего материала основан на различном сочетании указанных ранее принципов действия в одном поглотителе.
[0004] Так, из уровня техники известны следующие технические решения, касающиеся материалов, обладающих радиопоглощающими свойствами.
[0005] В патенте RU2571906C1 (опубл. 27.12.2015 г.; МПК: В32В 7/02, H01Q 17/00) описано изобретение, относящееся к области радиотехники, в частности, к радиопоглощающим покрытиям (РПП), и может быть использовано в сверхширокополосных антенных системах. Технический результат аналога заключается в уменьшении изрезанности диаграмм направленности сверхширокополосных спиральных антенн, размещенных на металлической платформе до уровня 1 дБ, обеспечении работоспособности системы сверхширокополосных спиральных антенн в рамках технических требований. В аналоге описано сверхширокополосное радиопоглощающее покрытие, которое выполнено в виде многослойного металлополимероматричного композиционного материала, слои которого имеют различную толщину: первый слой, состоящий из частиц чешуйчатой формы размером от 5 мкм до 25 мкм, толщиной от 2.0 мм до 3.0 мм, второй слой, состоящий из частиц чешуйчатой формы размером от 3 мкм до 10 мкм, толщиной от 1.0 мм до 1.5 мм, третий слой, состоящий из частиц сфероидальной формы размером от 1 мкм до 5 мкм, толщиной от 0.5 мм до 1.0 мм, четвертый слой, состоящий из частиц сфероидальной формы размером от 1 мкм до 5 мкм, толщиной от 1.0 мм до 2.0 мм, пятый слой, состоящий из частиц сфероидальной формы размером от 1 мкм до 5 мкм, толщиной от 3.0 мм до 3.5 мм. Первым недостатком аналога является то, что поглощение электромагнитных волн обеспечено за счет подбора количества слоев сверхширокополосного радиопоглощающего покрытия при чередовании использования от слоя к слою ферромагнитных частиц сфероидальной формы и ферромагнитных частиц чешуйчатой формы. Это приводит к ограничению диапазона эксплуатационных условий применения покрытия. Другой недостаток аналога заключается в высоких требованиях к толщине каждого слоя покрытия, более конкретно, в необходимости контролировать толщину слоя покрытия в точности, например, до 0.1 мм. Это приводит к усложнению технологического процесса изготовления сверхширокополосного радиопоглощающего покрытия и, соответственно, к повышению вероятности получения покрытия, обладающего ухудшенной эффективностью поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот.
[0006] В патенте RU2765970C1 (опубл. 07.02.2022 г.; МПК: B22F 3/087, B22F 3/11, С22С 1/08) описано изобретение, относящееся к порошковой металлургии, в частности, к способам получения высокопористых ячеистых материалов, и может быть использовано для получения фильтров, носителей катализаторов, шумо- и звукопоглотителей, материалов для поглощения и экранирования электромагнитного излучения, поглотителей энергии, вызванной пластической деформацией материала, защиты от вибраций, теплообменников в энергетике, машиностроении и химической промышленности. Технический результат аналога заключается в получении материала с пористостью более 90%, сохранении исходного фазового состава, улучшении теплофизических и электромагнитных экранирующих свойств, повышении модуля Юнга. В аналоге описан способ получения высокопористого металлического материала, включающий засыпку порошка металла в матрицу пресс-формы и его консолидацию с помощью искрового плазменного спекания, отличающийся тем, что используют порошок полых наноструктурированных микросфер металла, который засыпают в матрицу пресс-формы, снабженной верхним и нижним пуансонами, при этом верхний пуансон имеет свободную посадку над порошком, матрицу размещают в рабочей камере установки искрового плазменного спекания и проводят разогрев системы со скоростью 10 - 600°С/мин до максимальной температуры спекания 400 - 800°С путем пропускания через матрицу и порошок высокочастотного тока от 3000 ампер до 60000 ампер при обеспечении давления на боковые стенки матрицы от 10 МПа до 100 МПа с последующей временной выдержкой от 1 секунды до 30 минут и охлаждением в свободном режиме со скоростью 10 - 600°С/мин. Основным недостатком аналога является то, что при изготовлении материалов для поглощения и экранирования электромагнитного излучения используются полые наноструктурированные микросферы металлов, которые подвергают спеканию. Это приводит к снижению эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот из-за отсутствия внутренних переотражений волн внутри проводящих частиц материала. Изготовление полых наноструктурированных микросфер является сложным технологическим процессом, который приводит к повышению вероятности получения микросфер, обладающих различного рода дефектами, что, соответственно, является причиной снижения эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот.
[0007] В патенте RU2664875C2 (опубл. 23.08.2018 г.; МПК: C09D 5/32, C09D 201/00, H01Q 17/00) описано изобретение, относящееся к технологии изготовления и применения композиционных материалов, состав и структура которых обеспечивает эффективное поглощение электромагнитной энергии в определенном диапазоне длин радиоволн. Технический результат аналога заключается в повышении эффективности радиопоглощающего покрытия при минимизации толщины, количества слоев и сложности реализации способа формирования покрытия. В аналоге описан способ формирования радиопоглощающего покрытия, который включает последовательную загрузку в смеситель полимерного связующего и магнитного наполнителя порошкообразного феррита или железа, их перемешивание вращающимся приспособлением, где в качестве магнитного наполнителя используют смесь порошкообразного феррита или железа и гранул феррита, имеющих оскольчатую форму. Состав покрытия аналога включает, мас. %: полимерное связующее 40 60, порошкообразный феррит или железо 20 - 30, оскольчатые гранулы феррита 20 - 30. Основным недостатком аналога является то, что в покрытии используются оскольчатые гранулы феррита. Это приводит к снижению эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот из-за отсутствия внутренних переотражений волн в гранулах.
[0008] В патенте RU2155420C1 (опубл. 27.08.2000 г.; МПК: C09D 5/32, H01Q 17/00, G01S 13/00) описано изобретение, относящееся к радиотехнике, в частности, к поглотителям электромагнитных волн (ЭМВ) в диапазоне сверхвысоких частот (СВЧ), и может быть использовано для уменьшения радиолокационной видимости объектов различного назначения и конфигурации. Технический результат аналога заключается в расширении диапазона СВЧ радиоволн, ослабляемых радиопоглощающим покрытием, и повышении качества радиопоглощающего покрытия за счет введения инструментального контроля его параметров при изготовлении и нанесении на поверхности защищаемого объекта. В аналоге описано радиопоглощающее покрытие, содержащее радиопоглощающий материал, включающий в себя в качестве полимерного связующего синтетический клей «Элатон» на основе латекса и в качестве магнитного наполнителя - порошкообразный феррит или карбонильное железо при соотношении компонентов, мас. %: синтетический клей «Элатон» на основе латекса 80 - 20, порошкообразный феррит или карбонильное железо 20 - 80, отличающееся тем, что оно выполнено в виде слоев радиопоглощающего материала, первый из которых нанесен на отражающую электромагнитные волны (ЭМВ) поверхность, а остальные нанесены последовательно один на другой, при этом количество слоев радиопоглощающего материала определяется расчетной величиной коэффициента поглощения ЭМВ радиопоглощающего покрытия согласно следующему соотношению: KП=KЭ * N, где KП - расчетный коэффициент поглощения ЭМВ радиопоглощающего покрытия; KЭ - эмпирический коэффициент поглощения ЭМВ, учитывающий соотношение компонентов наносимого радиопоглощающего материала и технологические условия нанесения этого материала; N - количество слоев радиопоглощающего материала. Также в аналоге описаны способ получения радиопоглощающего покрытия и управления его свойствами и устройство для дистанционного измерения отражательных свойств радиопоглощающих покрытий на объектах в СВЧ диапазоне радиоволн. Основным недостатком аналога является то, что при изготовлении радиопоглощающего покрытия используется порошкообразный феррит или карбонильное железо. Это приводит к снижению эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот из-за отсутствия переотражений электромагнитной волны внутри наполнителя, которым является порошкообразный феррит или карбонильное железо.
[0009] В заявке CN114670526A (опубл. 28.06.2022 г.; МПК: В32В 27/08, В32В 27/10, В32В 27/18, В32В 27/20, В32В 27/28, В32В 27/38, В32В 29/06, H01Q 17/00, H05K 9/00) описано изобретение, относящееся к радиотехнике, в частности, к поглотителю электромагнитных волн с сотовым заполнителем и сэндвич-структуре с сотовым заполнителем, поглощающей электромагнитные волны. Технический результат аналога заключается в улучшении скорости поглощения электромагнитных волн, а также в увеличении эффективности поглощения волн низкочастотного излучения. В аналоге описаны поглотитель электромагнитных волн с сотовым заполнителем и сэндвич-структура с сотовым заполнителем, поглощающая электромагнитные волны, которые закреплены на сотовой матрице заполнителя посредством связующей части из смолы, и включающие поверхностно-металлизированные полые стеклянные микросферы. Основным недостатком аналога является то, что в составе поглотителя электромагнитных волн с сотовым заполнителем и сэндвич-структуры с сотовым заполнителем, поглощающей электромагнитные волны, используются поверхностно-металлизированные полые стеклянные микросферы. Это приводит к снижению эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот из-за отсутствия переотражений волн внутри полых магнитодиэлектрических микросфер. Также наличие поверхностно-металлизированных полых стеклянных микросфер приводит к уменьшению механической прочности поглотителя электромагнитных волн и сэндвич-структуры с сотовым заполнителем, поглощающей электромагнитные волны. К тому же поверхностная металлизация микросфер приводит к образованию тонкого высокопористого слоя металла на поверхностях полых стеклянных микросфер, это является причиной быстрой деградации указанного слоя на поверхностях микросфер из-за возникающего дополнительного окисления. Это приводит к изменению параметров поглотителя электромагнитных волн с сотовым заполнителем и сэндвич-структуры с сотовым заполнителем, поглощающей электромагнитные волны, в частности, к ухудшению поглощения электромагнитных волн.
[00010] В патенте CN108330471B (опубл. 25.02.2022 г.; МПК: С23С 18/08, С23С 18/12, Н05К 9/00) описано изобретение, относящееся к области техники наноматериалов, обеспечивающих поглощение электромагнитных волн, в частности, к способу получения полого композитного поглотителя электромагнитных волн с двойной оболочкой. Технический результат аналога заключается в улучшении эффективности поглощения электромагнитных волн при уменьшении веса поглотителя электромагнитных волн. В аналоге описан способ получения полого композитного поглотителя электромагнитных волн с двойной оболочкой типа желтка, характеризующийся тем, что он включает следующие стадии: (1) использование полых наночастиц Fe3O4 в качестве темплата и процесс соосаждения для образования полого Fe3O4 путем нанесения магнитного слоя на поверхность микросферы для получения двухоболочечных полых композитных микросфер, при этом масса магнитного слоя составляет 25 - 35% от общей массы двухоболочечных полых микросфер, магнитный слой выполнен из сплава Fe-Co, Со, Ni, Co3O4 или NiO, где молярное соотношение железа к кобальту в железокобальтовом сплаве составляет 3:7, 5:5 или 7:3; (2) нанесение переходного слоя на поверхность полой композитной микросферы с двойной оболочкой, приготовленной на этапе (1), для получения полой композитной микросферы с несколькими оболочками; (3) нанесение диэлектрического слоя с функцией диэлектрических потерь на поверхность многооболочечной полой композитной микросферы, приготовленной на этапе (2), служащей матрицей, и затем удаление переходного слоя для получения полой двойной оболочки типа желтка композитной микросферы; где диэлектрический слой представляет собой углеродный материал или проводящее органическое вещество; углеродный материал представляет собой графен, углеродные нанотрубки, углеродные квантовые точки или карбид; проводящее органическое вещество представляет собой полианилин, полипиррол или полиэфиримид. Основным недостатком аналога является то, что поглотитель электромагнитных волн включает полые наноразмерные частицы. Изготовление полых наноразмерных частиц является сложным технологическим процессом, который приводит к повышению вероятности получения частиц, обладающих различного рода дефектами, что, соответственно, является причиной снижения эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот.
[00011] В патенте RU2355081C1 (опубл. 10.05.2007 г.; МПК: H01Q 17/00) описано изобретение, относящееся к области электрорадиотехники, в частности, к материалу для экранирования электромагнитного излучения при создании технических средств радиоэлектронной аппаратуры. Технический результат аналога заключается в повышении радиопоглощающих свойств материала как по электрической, так и по магнитной составляющей электромагнитного излучения радиоволнового диапазона. В аналоге описан радиопоглощающий материал на основе полимерного диэлектрического связующего, содержащий в своем составе микрогранулы, материал матрицы которых является прозрачным для излучения радиоволнового диапазона, отличающийся тем, что он дополнительно содержит вещества, поглощающие электрическую и магнитную составляющие радиоволнового излучения в составе микрогранул, при этом каждый вид микрогранул содержит только одно вещество, выбранное из группы, содержащей феррит, медь, фуллерен С70, равномерно распределенное во всем объеме материала матрицы в форме нанокластеров. Основным недостатком аналога является то, что радиопоглощающий материал содержит вещество, учитывающее электрическую и магнитную составляющие радиоволнового излучения, в составе микрогранул. Это приводит к снижению эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот из-за отсутствия переотражений волн внутри микрогранул.
Сущность изобретения
[00012] Задачей настоящей группы изобретений является разработка композиции и покрытия, обеспечивающих поглощение электромагнитных волн.
[00013] Указанная задача достигается благодаря такому техническому результату, как обеспечение увеличения эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при улучшении физико-механических свойств композиции и покрытия, содержащего указанную композицию. Указанная задача достигается в том числе, но не ограничиваясь:
[00014] наличием в составе композиции для поглощения электромагнитного излучения полых магнитодиэлектрических микросфер, связующего вещества при следующем соотношении компонентов к массе всей композиции, мас. %: полые магнитодиэлектрические микросферы 20 - 90, связующее вещество 10 - 80;
[00015] наличием в покрытии для поглощения электромагнитного излучения по крайней мере одного слоя композиции для поглощения электромагнитного излучения, содержащего полые магнитодиэлектрические микросферы, связующее вещество, при следующем соотношении компонентов к массе всей композиции, мас. %: полые магнитодиэлектрические микросферы 20 - 90, связующее вещество 10 - 80.
[00016] Более полно, технический результат достигается композицией для поглощения электромагнитного излучения, содержащей связующее вещество, полые магнитодиэлектрические микросферы, при следующем соотношении компонентов к массе всей композиции, мас. %: полые магнитодиэлектрические микросферы 20 - 90; связующее вещество 10 - 80, при этом соотношение диаметра и толщины стенки полых магнитодиэлектрических микросфер составляет 3 - 15.
[00017] Использование магнитодиэлектрических микросфер в составе композиции обеспечивает поглощение электромагнитных волн, проходящих через указанную композицию и, соответственно, указанные микросферы. Поглощение электромагнитных волн происходит благодаря тому, что микросферы, выполненные из магнитодиэлектрика, обеспечивают как магнитные, так и диэлектрические потери в интенсивности проходящих через них электромагнитных волн. При этом выполнение магнитодиэлектрических микросфер полыми обеспечивает повышение эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот из-за возникновения дополнительных потерь в энергии (интенсивности) электромагнитных волн, которые проходят через настоящую композицию, в частности, через описываемые микросферы. Возникновение дополнительных потерь в энергии (интенсивности) электромагнитных волн, которые проходят через настоящую композицию, включающую описываемые микросферы, происходит вследствие образования внутренних переотражений электромагнитных волн в полостях указанных микросфер.
[00018] Связующее вещество в составе композиции для поглощения электромагнитного излучения необходимо для структурного объединения сыпучих полых магнитодиэлектрических микросфер и придания композиции необходимых физико-механических свойств, например, механической прочности, плотности не более 3.3 г/см3, температуре эксплуатации от -60°С до 300°С, адгезии не менее 4 МПа, относительному удлинению при разрыве не менее 40%, всеклиматическому исполнению, в том числе, устойчивости к грибам, и т.д. Связующее вещество может включать низкомолекулярный термостойкий диметилсилоксановый каучук и/или эпоксидную, и/или кремнийорганическую, и/или полиуретановую смолы и т.д. Использование определенной смолы или смеси смол зависит от того, какие физико-механические свойства необходимо придать композиции. Например, эпоксидная смола может применяться для придания композиции устойчивости к температурному воздействию до 100°С, кремнийорганическая смола в составе композиции может использоваться для придания композиции устойчивости к температурному воздействию в диапазоне температур от 100°С до 130°С, а полиуретановая смола может применяться для придания композиции устойчивости к температурному воздействию от 130°С до 300°С.Связующее вещество может включать смесь смол, например, возможно использование смеси эпоксидной и кремнийорганической смол при следующем их процентном соотношении: эпоксидная смола 3 - 10%, кремнийорганическая смола 90 - 97%. Также возможно использование смеси полиуретановой и кремнийорганической смол при следующем их процентном соотношении: полиуретановая смола 3 - 15%, кремнийорганическая смола 85 - 97%. Например, использование смеси эпоксидной и кремнийорганической смол при следующем их процентном соотношении: эпоксидная смола 5%, кремнийорганическая смола 95%, позволяет улучшить механическую прочность композиции и улучшить адгезию между компонентами композиции. Связующее вещество может дополнительно содержать отвердитель для обеспечения полимеризации указанных смол. Количество отвердителя в составе связующего вещества зависит от применяемой смолы или смеси смол. Соотношение смолы или смеси смол и отвердителя к массе всего связующего вещества может быть следующим, мас. %: смола или смесь смол - 50 - 97; отвердитель - 3 - 50.
[00019] Композиция для поглощения электромагнитного излучения содержит связующее вещество, полые магнитодиэлектрические микросферы при следующем соотношении компонентов к массе всей композиции, мас. %: полые магнитодиэлектрические микросферы 20 - 90; связующее вещество 10 - 80. Использование сочетания указанных компонентов обеспечивает структурное объединение сыпучих микросфер между собой с помощью связующего вещества. Структурное объединение компонентов при указанном их соотношении, с одной стороны, позволяет улучшить физико-механические характеристики композиции, с другой стороны, обеспечивает повышение эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот из-за возникновения дополнительных потерь в энергии (интенсивности) электромагнитных волн, которые проходят через настоящую композицию, включающую указанные микросферы и связующее вещество. Возникновение дополнительных потерь в энергии (интенсивности) электромагнитных волн, которые проходят через настоящую композицию, включающую полые магнитодиэлектрические микросферы и связующее вещество, происходит вследствие образования внутренних переотражений электромагнитных волн в полостях указанных микросфер. Таким образом, настоящая композиция позволяет увеличить эффективность поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при улучшении ее физико-механических свойств.
[00020] Соотношение диаметра и толщины стенки полых магнитодиэлектрических микросфер составляет 3 - 15, это обеспечивает увеличение механической прочности полых магнитодиэлектрических микросфер. Увеличение механической прочности полых магнитодиэлектрических микросфер позволяет исключить их деформацию (разрушение) при распределении в связующем веществе. Это обеспечивает эффективное использование всего объема распределенных в связующем веществе полых микросфер. Эффективное использование всего объема распределенных в связующем веществе полых микросфер увеличивает количество внутренних переотражений электромагнитных волн, возникающих в полостях указанных микросфер при их прохождении через композицию, которая включает указанные микросферы и связующее вещество. Это, в свою очередь, позволяет увеличить дополнительно потери энергии (интенсивности) электромагнитных волн, которые проходят через настоящую композицию, включающую полые магнитодиэлектрические микросферы, которые распределены в связующем веществе, что улучшает эффективность поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот. Также увеличение механической прочности полых магнитодиэлектрических микросфер позволяет улучшить такую физико-механическую характеристику композиции, как механическая прочность.
[00021] Диаметр полой магнитодиэлектрической микросферы может составлять 45 - 200 мкм. Это обеспечивает прохождение электромагнитных волн через тело полой микросферы при их падении на композицию, содержащую полые магнитодиэлектрические микросферы и связующее вещество. Причем при их прохождении через тело полой микросферы внутри нее возникают внутренние переотражения волн, которые способствуют их потере энергии. Это позволяет увеличить поглощение электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при их прохождении через композицию.
[00022] В составе композиции для поглощения электромагнитного излучения может использоваться смесь полых магнитодиэлектрических микросфер. То есть в составе композиции для поглощения электромагнитного излучения может быть использовано несколько фракций микросфер. Фракция полых магнитодиэлектрических микросфер формируется путем просеивания через набор сит смеси микросфер таким образом, что каждая фракция полых магнитодиэлектрических микросфер содержит микросферы необходимых диаметров. Например, композиция может содержать смесь микросфер, включающую одну фракцию микросфер, у которых диаметр составляет 100 - 150 мкм, вторую фракцию микросфер, у которых диаметр составляет 65 - 75 мкм. Использование смеси полых магнитодиэлектрических микросфер необходимо для обеспечения изменения насыпной плотности микросфер в составе композиции. Изменение насыпной плотности микросфер в составе композиции используется для изменения электрических параметров композиции, дополнительно способствующего улучшению поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при их прохождении через композицию. Например, изменение насыпной плотности микросфер в составе композиции используется для снижения ее электрической проводимости, способствуя улучшению поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при их прохождении через композицию.
[00023] Толщина стенки полой магнитодиэлектрической микросферы может
составлять 2 -70 мкм. Это обеспечивает дополнительно увеличение механической прочности полых магнитодиэлектрических микросфер. Увеличение механической прочности полых магнитодиэлектрических микросфер позволяет исключить их разрушение при распределении в связующем веществе, позволяя эффективно использовать весь объем распределенных в связующем веществе полых микросфер. Эффективное использование всего объема распределенных в связующем веществе полых микросфер увеличивает количество внутренних переотражений электромагнитных волн, возникающих в полостях указанных микросфер при их прохождении через композицию, которая включает указанные микросферы и связующее вещество. Это, в свою очередь, позволяет увеличить дополнительно потери энергии электромагнитных волн, которые проходят через настоящую композицию, включающую полые магнитодиэлектрические микросферы, которые распределены в связующем веществе, что улучшает эффективность поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот.Также дополнительное увеличение механической прочности полых магнитодиэлектрических микросфер способствует улучшению механической прочности композиции.
[00024] Также технический результат достигается покрытием для поглощения электромагнитного излучения, расположенным на поверхности проводящего объекта и включающим по крайней мере один слой композиции для поглощения электромагнитного излучения. Причем композиция для поглощения электромагнитного излучения содержит связующее вещество, наполнитель при следующем соотношении компонентов к массе всей композиции, мас. %: наполнитель 20 - 90, связующее вещество 10-80. При этом в качестве наполнителя используются полые магнитодиэлектрические микросферы. Причем соотношение диаметра и толщины стенки полых магнитодиэлектрических микросфер составляет 3 - 15.
[00025] Использование проводящего объекта для нанесения на его поверхность по
крайней мере одного слоя композиции, включающего связующее вещество и наполнитель, обусловлено тем, что проводящий объект обладает низким сопротивлением, что позволяет ему экранировать (отражать) электромагнитные волны, которые падают на поверхность проводящего объекта. Нанесение по крайней мере одного слоя композиции на поверхность проводящего объекта необходимо для того, чтобы падающие электромагнитные волны при прохождении через слой или слои композиции теряли свою энергию благодаря тому, что каждый слой композиции обеспечивает ее поглощение. Прошедшие волны через слой или слои композиции до поверхности проводящего объекта отражаются от нее, после чего отраженные волны от поверхности проходят через слой или слои композиции и теряют энергию благодаря тому, что каждый слой композиции обеспечивает ее поглощение. Также отраженные волны от поверхности проводящего объекта или от границы раздела слоев композиции, которые проходят через поглощающий слой или слои композиции, могут складываться при определенных условиях в противофазе с падающими волнами, что еще дополнительно ослабляет их интенсивность (энергию). Под определенными условиями подразумевается, например, подбор толщины слоя или слоев композиции в зависимости от частоты падающих электромагнитных волн или изменение количества наполнителя от слоя к слою в композиции в зависимости от частоты падающих электромагнитных волн. Таким образом, использование проводящего объекта для нанесения на его поверхность покрытия для поглощения электромагнитного излучения способствует улучшению эффективности поглощения электромагнитных волн при их попадании на настоящее покрытие, включающее по крайней мере один слой композиции для поглощения электромагнитного излучения. Для придания проводящих свойств объекту он может быть изготовлен из металла или углепластика.
[00026] Наличие наполнителя в составе композиции для поглощения электромагнитного излучения необходимо для повышения эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот.
[00027] Связующее вещество в составе композиции для поглощения электромагнитного излучения необходимо для структурного объединения сыпучего наполнителя и придания композиции необходимых физико-механических свойств, например, плотности не более 3.3 г/см3, температуре эксплуатации от -60°С до 300°С, адгезии не менее 4 МПа, относительному удлинению при разрыве не менее 40%, всеклиматическому исполнению, в том числе, устойчивости к грибам, и т.д. Соответственно, придание указанных физико-механических свойств композиции обеспечивает улучшение физико-механических свойств покрытия, включающего по крайней мере один слой композиции. Связующее вещество может включать низкомолекулярный термостойкий диметилсилоксановый каучук и/или эпоксидную, и/или кремнийорганическую, и/или полиуретановую смолы и т.д. Использование определенной смолы или смеси смол зависит от того, какие физико-механические свойства необходимо придать композиции. Например, эпоксидная смола может применяться для придания композиции устойчивости к температурному воздействию до 100°С, кремнийорганическая смола в составе композиции может использоваться для придания композиции устойчивости к температурному воздействию в диапазоне температур от 100°С до 130°С, а полиуретановая смола может применяться для придания композиции устойчивости к температурному воздействию от 130°С до 300°С. Связующее вещество может включать смесь смол, например, возможно использование смеси эпоксидной и кремнийорганической смол при следующем их процентном соотношении: эпоксидная смола 3 - 10%, кремнийорганическая смола 90 - 97%. Также возможно использование смеси полиуретановой и кремнийорганической смол при следующем их процентном соотношении: полиуретановая смола 3 - 15%, кремнийорганическая смола 85 - 97%. Например, использование смеси эпоксидной и кремнийорганической смол при следующем их процентном соотношении: эпоксидная смола 5%, кремнийорганическая смола 95%, позволяет улучшить механическую прочность композиции и улучшить адгезию между компонентами. Связующее вещество может дополнительно содержать отвердитель для обеспечения полимеризации указанных смол. Количество отвердителя в составе связующего вещества зависит от применяемой смолы или смеси смол. Соотношение смолы или смеси смол и отвердителя к массе всего связующего вещества может быть следующим, мас. %: смола или смесь смол - 50 - 97; отвердитель - 3 - 50.
[00028] Композиция для поглощения электромагнитного излучения содержит связующее вещество, наполнитель при следующем соотношении компонентов к массе всей композиции, мас. %: наполнитель 20 - 90, связующее вещество 10 - 80. Использование сочетания указанных компонентов обеспечивает структурное объединение сыпучего наполнителя в виде микросфер между собой с помощью связующего вещества. Структурное объединение компонентов при указанном их соотношении, с одной стороны, позволяет улучшить физико-механические характеристики композиции, с другой стороны, обеспечивает повышение эффективности поглощения электромагнитных волн, проходящих через указанную композицию.
[00029] При этом в качестве наполнителя используются полые магнитодиэлектрические микросферы. Использование магнитодиэлектрических микросфер в составе композиции обеспечивает поглощение электромагнитных волн, проходящих через указанную композицию и, соответственно, указанные микросферы. Поглощение электромагнитных волн происходит благодаря тому, что микросферы, выполненные из магнитодиэлектрика, обеспечивают как магнитные, так и диэлектрические потери в интенсивности проходящих через них электромагнитных волн. При этом выполнение магнитодиэлектрических микросфер полыми обеспечивает повышение эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот из-за возникновения дополнительных потерь в энергии (интенсивности) электромагнитных волн, которые проходят через настоящую композицию, в частности, через описываемые микросферы. Возникновение дополнительных потерь в энергии (интенсивности) электромагнитных волн, которые проходят через по крайней мере один слой настоящей композиции, включающей описываемые микросферы, происходит вследствие образования внутренних переотражений электромагнитных волн в полостях указанных микросфер.
[00030] Соотношение диаметра и толщины стенки полых магнитодиэлектрических микросфер составляет 3 - 15. Это обеспечивает увеличение механической прочности полых магнитодиэлектрических микросфер. Увеличение механической прочности полых магнитодиэлектрических микросфер позволяет исключить их деформацию (разрушение) при распределении в связующем веществе. Это обеспечивает эффективное использование всего объема распределенных в связующем веществе полых микросфер. Эффективное использование всего объема распределенных в связующем веществе полых микросфер увеличивает количество внутренних переотражений электромагнитных волн, возникающих в полостях указанных микросфер при их прохождении через композицию, которая включает указанные микросферы и связующее вещество. Это, в свою очередь, позволяет увеличить дополнительно потери энергии (интенсивности) электромагнитных волн, которые проходят через настоящую композицию, включающую полые магнитодиэлектрические микросферы, которые распределены в связующем веществе, что улучшает эффективность поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот. Значит, это позволяет улучшить эффективность поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при их прохождении через покрытие, включающее по крайней мере один слой указанной композиции. Также увеличение механической прочности полых магнитодиэлектрических микросфер позволяет улучшить такую физико-механическую характеристику композиции, как механическая прочность. Соответственно, улучшение механической прочности композиции приводит к увеличению механической прочности покрытия, включающего по крайней мере один слой указанной композиции, содержащей распределенные в связующем веществе полые магнитодиэлектрические микросферы, у которых соотношение диаметра и толщины стенки составляет 3-15.
[00031] Таким образом, настоящее покрытие позволяет увеличить эффективность поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при улучшении его физико-механических свойств благодаря расположению по крайней мере одного слоя композиции на поверхности проводящего объекта, где слой композиции включает связующее вещество, наполнитель при следующем соотношении компонентов к массе всей композиции, мас. %: наполнитель 20 - 90, связующее вещество 10 - 80, при этом в качестве наполнителя используются магнитодиэлектрические микросферы, которые выполнены полыми.
[00032] Диаметр полой магнитодиэлектрической микросферы может составлять 45 - 200 мкм. Это обеспечивает прохождение электромагнитных волн через тело полой микросферы при их падении на композицию, содержащую полые магнитодиэлектрические микросферы указанного размера и связующее вещество. Причем при их прохождении через тело полой микросферы внутри нее возникают внутренние переотражения волн, которые способствуют их потере энергии. Это позволяет увеличить поглощение электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при их прохождении через композицию, а значит, это способствует улучшению поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при их прохождении через покрытие, включающее по крайней мере один слой указанной композиции.
[00033] При изготовлении покрытия для поглощения излучения в по крайней мере одном слое композиции для поглощения излучения может использоваться смесь полых магнитодиэлектрических микросфер. То есть в по крайней мере одном слое покрытия композиция для поглощения электромагнитного излучения может включать несколько фракций микросфер. Фракция полых магнитодиэлектрических микросфер формируется путем просеивания через набор сит смеси микросфер, таким образом, каждая фракция полых магнитодиэлектрических микросфер содержит микросферы необходимых диаметров. Например, композиция может содержать смесь микросфер, включающую одну фракцию микросфер, у которых диаметр составляет 90 - 140 мкм, вторую фракцию микросфер, у которых диаметр составляет 55 - 65 мкм. Использование смеси полых магнитодиэлектрических микросфер необходимо для обеспечения изменения насыпной плотности микросфер в составе композиции. Изменение насыпной плотности микросфер в слое композиции используется для изменения электрических параметров слоя композиции, например, это позволяет согласовывать электрические параметры слоев композиции, расположенных рядом друг с другом. Согласование электрических параметров слоя композиции дополнительно способствует улучшению поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при их прохождении через покрытие, расположенное на поверхности проводящего объекта. Например, изменение электрических параметров слоя композиции позволяет изменять диэлектрическую проницаемость каждого слоя композиции так, что от слоя к слою диэлектрическая проницаемость изменяется незначительно, что обеспечивает уменьшение отражения падающих электромагнитных волн от границ раздела слоев покрытия, способствуя улучшению поглощения электромагнитных волн в покрытии.
[00034] Дополнительно на слой композиции для поглощения электромагнитного излучения, включающий в качестве наполнителя полые магнитодиэлектрические микросферы, может наноситься по крайней мере один слой композиции, который содержит связующее вещество, наполнитель при следующем соотношении компонентов к массе всей композиции, мас. %: наполнитель 20 - 90, связующее вещество 10 - 80, где в качестве наполнителя используются диэлектрические микросферы, а именно, полые и/или неполые стеклянные микросферы и/или полые и/или неполые корундовые микросферы. Диэлектрические микросферы, в качестве которых используются полые и/или неполые стеклянные микросферы и/или полые и/или неполые корундовые микросферы, необходимы для обеспечения поглощения электромагнитных волн, которые падают на слой композиции, включающий указанные микросферы, которые распределены в связующем веществе. Связующее вещество в слое композиции необходимо для структурного объединения сыпучего наполнителя, а именно, стеклянных микросфер и/или корундовых микросфер, и придания композиции необходимых физико-механических свойств, например, механической прочности, устойчивости к деформациям, истираемости, топливоустойчивости, устойчивости к воздействию ультрафиолета и т.д. Соответственно, придание указанных физико-механических свойств слою композиции обеспечивает улучшение физико-механических свойств покрытия, включающего по крайней мере один слой указанной композиции. То есть структурное объединение указанных компонентов при их соотношении обеспечивает поглощение электромагнитных волн, проходящих через указанную композицию, при улучшенных физико-механических характеристиках слоя композиции. Использование по крайней мере одного слоя композиции, включающего связующее вещество и стеклянные и/или корундовые микросферы, позволяет согласовывать свойства свободного пространства со слоем композиции, включающей в качестве наполнителя полые диэлектрические микросферы. Это необходимо для увеличения эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот, падающих на покрытие, у которого по крайней мере один слой композиции, расположенный на поверхности проводящего объекта, содержит полые магнитодиэлектрические микросферы. Диаметр стеклянных микросфер и корундовых микросфер может составлять 45 - 100 мкм. В случае использования смеси стеклянных и корундовых микросфер в составе композиции их процентное соотношение может быть следующим: стеклянные микросферы 1 - 99%, корундовые микросферы 1 - 99%, это позволяет изменять электрические параметры слоя композиции, дополнительно способствуя повышению эффективности поглощения электромагнитных волн, падающих на покрытие.
[00035] После нанесения каждого слоя композиции может осуществляться просушивание и измерение его параметров. Это позволяет контролировать изменение эффективности поглощения электромагнитных волн, проходящих через поглощающий материал, а также изменение его физико-механических свойств после нанесения каждого слоя композиции.
[00036] Толщина слоя покрытия может составлять 2 - 6 мм. Это позволяет регулировать уровень поглощения электромагнитных волн от 1 дБ до 20 дБ в диапазоне сверхвысоких частот.
Подробное описание
[00037] В приведенном ниже подробном описании реализации группы изобретений приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящей группы изобретений. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту очевидно, каким образом можно использовать настоящую группу изобретений, как с данными деталями реализации, так и без них. В других случаях, хорошо известные методы, процедуры и компоненты не описаны подробно, чтобы не затруднять излишне понимание особенностей настоящей группы изобретений.
[00038] Кроме того, из приведенного изложения ясно, что группа изобретений не ограничивается приведенной реализацией. Многочисленные возможные модификации, изменения, вариации и замены, сохраняющие суть и форму настоящей группы изобретений, очевидны для квалифицированных в предметной области специалистов.
[00039] С развитием и увеличением мощности устройств СВЧ-радиоэлектроники возникает во время их работы электромагнитное излучение, оказывающее негативное воздействие на функционирование различного рода объектов. Например, возникновение электромагнитного излучения на частотах высших гармоник создает помехи радиоэлектронной аппаратуре, спутниковой связи. В связи с этим, исследователи заинтересованы в разработке высокоэффективных широкополосных радиопоглощающих материалов, обеспечивающих уменьшение электромагнитных помех, улучшение электромагнитной совместимости устройств, уменьшение радиолокационной видимости объектов различного назначения и конфигурации. При этом уменьшение электромагнитных помех, улучшение электромагнитной совместимости устройств, уменьшение радиолокационной видимости объектов различного назначения и конфигурации возникает благодаря улучшению эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот.
[00040] Настоящее техническое решение относится к композиции для поглощения электромагнитного излучения, которая содержит связующее вещество, полые магнитодиэлектрические микросферы при следующем соотношении компонентов к массе всей композиции, мас. %: полые магнитодиэлектрические микросферы 20 - 90; связующее вещество 10 - 80. Причем соотношение диаметра и толщины стенки полых магнитодиэлектрических микросфер составляет 3 - 15.
[00041] Стоит отметить, что под полой микросферой подразумевается пустотелая микросфера, а термин «магнитодиэлектрическая микросфера» означает микросферу, изготовленную из смеси магнитного и диэлектрического материалов. Так, в случае настоящего технического решения, касающегося композиции для поглощения электромагнитного излучения, полая магнитодиэлектрическая микросфера может быть изготовлена из природных материалов, содержащих оксиды железа, например, магнетит, вюстит, гематит в альфа- или гамма-модификациях или маггемит в альфа- или гамма-модификациях. При обработке указанных природных материалов содержание оксидов железа в них доводят до 20 - 80 мас. % от массы всего материала. Необходимо отметить, что при содержании оксида железа в количестве меньше 20 мас. % в природном материале он не обладает магнитными свойствами. Полые магнитодиэлектрические микросферы могут быть получены плазменным методом при высоком или атмосферном давлении или вакуумным методом. Указанные методы позволяют передавать энергию частицам вплоть до их расплавления с последующим образованием полых микросфер из капель магнитодиэлектрического материала за счет сил поверхностного натяжения.
[00042] Магнитодиэлектрические микросферы в составе композиции обеспечивают поглощение электромагнитных волн, проходящих через указанную композицию и, соответственно, указанные микросферы. Поглощение электромагнитных волн происходит благодаря тому, что микросферы, выполненные из магнитодиэлектрика, обеспечивают как магнитные, так и диэлектрические потери в интенсивности проходящих через них электромагнитных волн. При этом выполнение магнитодиэлектрических микросфер полыми обеспечивает повышение эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот из-за возникновения дополнительных потерь в энергии (интенсивности) электромагнитных волн, которые проходят через настоящую композицию, в частности, через полые магнитодиэлектрические микросферы. Возникновение дополнительных потерь в энергии (интенсивности) электромагнитных волн, которые проходят через настоящую композицию, включающую описываемые микросферы, происходит вследствие образования внутренних переотражений электромагнитных волн в полостях указанных микросфер. То есть выполнение микросферы полой приводит к тому, что ее стенки выполняют функцию поверхности, от которой волны отражаются неоднократно, теряя свою интенсивность, и через которую волны проходят, также теряя свою интенсивность.
[00043] Связующее вещество в составе композиции для поглощения электромагнитного излучения необходимо для структурного объединения сыпучих полых магнитодиэлектрических микросфер и придания композиции необходимых физико-механических свойств, например, плотности не более 3.3 г/см3, механической прочности, температуре эксплуатации от -60°С до 300°С, ремонтопригодности, атмосферостойкости (устойчивости к воздействию ультрафиолета, осадкам, озону), эрозионной стойкости, устойчивости к воздействию статической пыли (песка), адгезии не менее 4 МПа, относительному удлинению при разрыве не менее 40%, всеклиматическому исполнению, в том числе, устойчивости к грибам. Связующее вещество может включать низкомолекулярный термостойкий диметилсилоксановый каучук и/или эпоксидную, и/или кремнийорганическую, и/или полиуретановую смолы, и/или полиэфирную, и/или винилэфирную, и/или акриловую смолы. Их использование обусловлено тем, что они обладают высокой химической стойкостью, высокой адгезией к металлам, низкой влагопроницаемостью, высокими физико-механическими характеристиками (механической прочностью, жесткостью, твердостью, ударной вязкостью, упругостью, пластичностью и т.д.), также для них характерно отсутствие усадки или небольшой ее показатель при эксплуатации изделия, при изготовлении которого использованы перечисленные смолы или их смесь. Применение определенной смолы или смеси смол зависит от того, какие физико-механические свойства необходимо придать композиции. Например, эпоксидная смола может применяться для придания композиции устойчивости к температурному воздействию от -60°С до 100°С, кремнийорганическая смола в составе композиции может использоваться для придания композиции устойчивости к температурному воздействию в диапазоне температур от 100°С до 130°С, а полиуретановая смола может применяться для придания композиции устойчивости к температурному воздействию от 130°С до 300°С. Связующее вещество может включать смесь смол, например, возможно использование смеси эпоксидной и кремнийорганической смол при следующем их процентном соотношении: эпоксидная смола 3 - 10%, кремнийорганическая смола 90 - 97%. Также возможно использование смеси полиуретановой и кремнийорганической смол при следующем их процентном соотношении: полиуретановая смола 3 - 15%, кремнийорганическая смола 85 - 97%. Например, использование смеси эпоксидной и кремнийорганической смол при следующем их процентном соотношении: эпоксидная смола 5%, кремнийорганическая смола 95%, позволяет улучшить механическую прочность композиции и улучшить адгезию между ее компонентами. Связующее вещество может дополнительно содержать отвердитель для обеспечения полимеризации указанных смол. Могут использоваться аминный отвердитель или ангидридный отвердитель, или изоцианатный отвердитель, или кремнийорганический отвердитель, но не ограничиваясь этим. Например, в качестве аминного отвердителя может применяться полиэтиленполиамин или триэтилентетрамин, но не ограничиваясь этим. Количество отвердителя в составе связующего вещества зависит от применяемой смолы или смеси смол. Соотношение смолы или смеси смол и отвердителя к массе всего связующего вещества может быть следующим, мас. %: смола или смесь смол - 50 - 97; отвердитель - 3 - 50.
[00044] Объединение компонентов композиции для поглощения электромагнитного излучения могут осуществлять путем смешивания их при использовании любого известного из уровня техники оборудования, например, лопастного смесителя или барабанного смесителя, или шнекового смесителя, или ленточного смесителя.
[00045] Композиция для поглощения электромагнитного излучения содержит связующее вещество, полые магнитодиэлектрические микросферы при следующем соотношении компонентов к массе всей композиции, мас. %: полые магнитодиэлектрические микросферы 20 - 90; связующее вещество 10 - 80. В случае, если количество полых магнитодиэлектрических микросфер в составе композиции составляет менее 20 мас. %, а, соответственно, количество связующего вещества в композиции превышает 80 мас. %, то происходит снижение эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот, проходящих через указанную композицию, из-за низкой концентрации полых микросфер в композиции. Согласно экспериментальным данным, указанная низкая концентрация микросфер в композиции приводит к существенному уменьшению количества внутренних переотражений волн в полостях микросфер, что препятствует при прохождении электромагнитных волн через композицию возникновению дополнительных потерь в их энергии (интенсивности), это, в свою очередь, приводит к снижению эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот, в частности, в диапазоне от 2 ГГц до 15 ГГц. В случае, если количество полых магнитодиэлектрических микросфер составляет более 90 мас. %, а, соответственно, количество связующего вещества в композиции ниже 10 мас. %, невозможно обеспечить структурное объединение сыпучих микросфер с помощью связующего вещества, так как согласно экспериментальным данным указанного количества связующего вещества недостаточно для распределения в нем указанного количества микросфер. Это приводит к ухудшению физико-механических свойств композиции, в том числе, приводит к снижению механической прочности композиции, что является причиной разрушения микросфер в ходе ее эксплуатации. Разрушение микросфер в композиции приводит к снижению образования внутренних переотражений электромагнитных волн в полостях указанных микросфер, что является причиной уменьшения эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот. Использование сочетания указанных компонентов при следующем соотношении компонентов к массе всей композиции, мас. %: полые магнитодиэлектрические микросферы 20 - 90; связующее вещество 10 - 80, обеспечивает структурное объединение сыпучих микросфер между собой с помощью связующего вещества. Структурное объединение компонентов при указанном их соотношении, с одной стороны, позволяет улучшить физико-механические характеристики композиции благодаря равномерному распределению микросфер в связующем веществе, с другой стороны, обеспечивает повышение эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот из-за возникновения дополнительных потерь в энергии (интенсивности) электромагнитных волн, которые проходят через настоящую композицию, включающую указанные микросферы и связующее вещество. Возникновение дополнительных потерь в энергии (интенсивности) электромагнитных волн, которые проходят через настоящую композицию, включающую полые магнитодиэлектрические микросферы и связующее вещество, происходит вследствие образования внутренних переотражений электромагнитных волн в полостях указанных микросфер.
[00046] Таким образом, сочетание полых магнитодиэлектрических микросфер и связующего вещества при следующем соотношении указанных компонентов к массе всей композиции, мас. %: полые магнитодиэлектрические микросферы 20 - 90; связующее вещество 10 - 80, позволяет улучшить физико-механические характеристики композиции. Улучшение физико-механических свойств композиции препятствует разрушению полых микросфер, выполненных из магнитодиэлектрика, в ходе ее эксплуатации. Это, в свою очередь, улучшает эффективность поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при их прохождении через композицию благодаря тому, что используется весь объем распределенных в связующем веществе полых микросфер.
[00047] Для лучшего понимания настоящего технического решения, относящегося к композиции для поглощения электромагнитного излучения, в приведенных ниже примерах 1 - 2 и Таблице 1 описаны составы настоящей композиции и их характеристики, которые иллюстрируют, но не ограничивают предлагаемое изобретение.
[00048] Пример 1. Композиция для поглощения электромагнитного излучения содержит связующее вещество, полые магнитодиэлектрические микросферы, где соотношение компонентов к массе всей композиции указано в Таблице 1. В качестве связующего вещества используется кремнийорганическая смола. Полые магнитодиэлектрические микросферы изготовлены из магнетита.
[00049] Пример 2. Композиция для поглощения электромагнитного излучения
содержит связующее вещество, полые магнитодиэлектрические микросферы, где соотношение компонентов к массе всей композиции указано в Таблице 1. В качестве связующего вещества используется кремнийорганическая смола. Полые магнитодиэлектрические микросферы изготовлены из магнетита.
[00050] Таким образом, согласно данным Таблицы 1 настоящая композиция для поглощения электромагнитного излучения обеспечивает увеличение эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот.
[00051] Соотношение диаметра и толщины стенки полых магнитодиэлектрических микросфер составляет 3 - 15. В случае использования полых магнитодиэлектрических микросфер, у которых соотношение диаметра и толщины стенки составляет менее 3, происходит значительное уменьшение объема полости микросферы, вплоть до образования гранулы, которая не имеет полости внутри. Из-за отсутствия полости внутри микросферы (гранулы) невозможно возникновение в ней внутренних переотражений электромагнитных волн, что приводит к ухудшению эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при их прохождении через композицию, включающую микросферы, у которых соотношение диаметра и толщины стенки составляет менее 3. В случае использования полых магнитодиэлектрических микросфер, у которых соотношение диаметра и толщины стенки составляет более 15, происходит ухудшение механической прочности микросфер. Это приводит к разрушению микросфер при их распределении в связующем веществе, что снижает количество внутренних переотражений электромагнитных волн, возникающих в полостях указанных микросфер, при их прохождении через композицию, которая включает указанные микросферы и связующее вещество. Это, в свою очередь, уменьшает потери энергии (интенсивности) электромагнитных волн, которые проходят через настоящую композицию, что снижает эффективность поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот.Соотношение диаметра и толщины стенки полых магнитодиэлектрических микросфер составляет 3 - 15, это обеспечивает увеличение механической прочности полых магнитодиэлектрических микросфер. Увеличение механической прочности полых магнитодиэлектрических микросфер позволяет исключить их деформацию (разрушение) при распределении в связующем веществе. Это обеспечивает эффективное использование всего объема распределенных в связующем веществе полых микросфер. Эффективное использование всего объема распределенных в связующем веществе полых микросфер увеличивает количество внутренних переотражений электромагнитных волн, возникающих в полостях указанных микросфер при их прохождении через композицию, которая включает указанные микросферы и связующее вещество. Это, в свою очередь, позволяет увеличить дополнительно потери энергии (интенсивности) электромагнитных волн, которые проходят через настоящую композицию, включающую полые магнитодиэлектрические микросферы, которые распределены в связующем веществе, что улучшает эффективность поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот. Также увеличение механической прочности полых магнитодиэлектрических микросфер позволяет улучшить такую физико-механическую характеристику композиции, как механическая прочность.
[00052] Диаметр полой магнитодиэлектрической микросферы может составлять менее 45 мкм, 45 - 200 мкм или более 200 мкм. Изготовление полой магнитодиэлектрической микросферы, диаметр которой составляет менее 45 мкм, является сложным технологическим процессом. Из-за того, что производство полых микросфер с диаметром менее 45 мкм является сложным технологическим процессом, происходит увеличение вероятности изготовления полых микросфер с деформациями, которые приводят к ухудшению их механической прочности. Как указывалось ранее, ухудшение механической прочности полых микросфер приводит к снижению эффективности поглощения электромагнитного излучения в диапазоне сверхвысоких частот. При этом для улучшения физико-механических характеристик композиции, в том числе ее плотности, дополнительно необходимо контролировать различные характеристики компонентов композиции, например, диаметр микросфер, так, чтобы плотность композиции составляла не более 3.3 г/см3. В связи с этим, экспериментально выявлена необходимость того, чтобы диаметр полой магнитодиэлектрической микросферы составлял не более 200 мкм. Таким образом, предпочтительно диаметр полой магнитодиэлектрической микросферы составляет 45 - 200 мкм. Это обеспечивает прохождение электромагнитных волн через тело полой микросферы при их падении на композицию, содержащую полые магнитодиэлектрические микросферы и связующее вещество. Причем при их прохождении через тело полой микросферы внутри нее возникают внутренние переотражения волн, которые способствуют их потере энергии. Это позволяет увеличить поглощение электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при их прохождении через композицию. А также указанные размеры микросферы позволяют придать необходимые физико-механические характеристики композиции, в частности, плотность, которая не превышает 3.3 г/см3.
[00053] Дополнительно в составе композиции для поглощения электромагнитного излучения может использоваться смесь полых магнитодиэлектрических микросфер. То есть в составе композиции для поглощения электромагнитного излучения может быть использовано несколько фракций микросфер. Фракция полых магнитодиэлектрических микросфер формируется путем просеивания через набор сит смеси микросфер таким образом, что каждая фракция полых магнитодиэлектрических микросфер содержит микросферы необходимых диаметров. Необходимо использование микросфер, у которых диаметр составляет 45 - 200 мкм. Композиция может включать 2 - 5 фракций микросфер, но не ограничиваясь этим. Например, композиция может содержать смесь микросфер, включающую одну фракцию микросфер, у которых диаметр составляет 100 - 150 мкм, вторую фракцию микросфер, у которых диаметр составляет 65 - 75 мкм. Использование смеси полых магнитодиэлектрических микросфер необходимо для обеспечения изменения насыпной плотности микросфер в составе композиции. Изменение насыпной плотности микросфер в составе композиции используется для изменения электрических параметров композиции, дополнительно способствующего улучшению поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при их прохождении через композицию. Например, изменение насыпной плотности микросфер в составе композиции используется для снижения ее электрической проводимости, способствуя улучшению поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при их прохождении через композицию. При этом необходимо, чтобы при каждом варианте создания различных фракций микросфер соотношение диаметра и толщины стенки полых магнитодиэлектрических микросфер составляло 3 - 15.
[00054] Толщина стенки полой магнитодиэлектрической микросферы может
составлять менее 2 мкм, 2 - 70 мкм, более 70 мкм. В случае, если толщина стенки полой магнитодиэлектрической микросферы составляет менее 2 мкм, то происходит ухудшение механической прочности микросферы. Как указывалось ранее, снижение механической прочности микросферы приводит к ухудшению эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при их прохождении через композицию, включающую указанные микросферы. В случае, если толщина стенки полой магнитодиэлектрической микросферы составляет более 70 мкм, диаметр которой не превышает 200 мкм, то происходит «схлопывание» микросферы, то есть ее деформация, которая приводит к ухудшению ее механической прочности, являющейся причиной снижения эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при их прохождении через композицию, включающую указанные микросферы. Толщина стенки полой магнитодиэлектрической микросферы предпочтительно составляет 2 - 70 мкм. Это обеспечивает дополнительно увеличение механической прочности полых магнитодиэлектрических микросфер. Увеличение механической прочности полых магнитодиэлектрических микросфер позволяет исключить их разрушение при распределении в связующем веществе, позволяя эффективно использовать весь объем распределенных в связующем веществе полых микросфер. Эффективное использование всего объема распределенных в связующем веществе полых микросфер увеличивает количество внутренних переотражений электромагнитных волн, возникающих в полостях указанных микросфер при их прохождении через композицию, которая включает указанные микросферы и связующее вещество. Это, в свою очередь, позволяет увеличить дополнительно потери энергии электромагнитных волн, которые проходят через настоящую композицию, включающую полые магнитодиэлектрические микросферы, которые распределены в связующем веществе, что улучшает эффективность поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот.Также дополнительное увеличение механической прочности полых магнитодиэлектрических микросфер способствует улучшению механической прочности композиции.
[00055] Также настоящее техническое решение относится к покрытию для поглощения электромагнитного излучения, расположенному на поверхности проводящего объекта и включающему по крайней мере один слой композиции для поглощения электромагнитного излучения. Причем композиция для поглощения электромагнитного излучения содержит связующее вещество, наполнитель при следующем соотношении компонентов к массе всей композиции, мас. %: наполнитель 20 - 90, связующее вещество 10 - 80. При этом в качестве наполнителя используются полые магнитодиэлектрические микросферы. Причем соотношение диаметра и толщины стенки полых магнитодиэлектрических микросфер составляет 3 - 15.
[00056] Использование проводящего объекта для нанесения на его поверхность по крайней мере одного слоя композиции, включающего связующее вещество и наполнитель, обусловлено тем, что он обладает низким сопротивлением, что позволяет проводящему объекту экранировать (отражать) электромагнитные волны, которые падают на его поверхность. Нанесение по крайней мере одного слоя композиции на поверхность проводящего объекта необходимо для того, чтобы падающие электромагнитные волны при прохождении через слой или слои композиции теряли свою энергию благодаря тому, что каждый слой композиции обеспечивает ее поглощение. Прошедшие волны через слой или слои композиции до поверхности проводящего объекта отражаются от нее, после чего отраженные волны от поверхности проводящего объекта проходят через слой или слои композиции и теряют энергию благодаря тому, что каждый слой композиции обеспечивает ее поглощение. Также отраженные волны от поверхности проводящего объекта или от границы раздела слоев композиции, которые проходят через поглощающий слой или слои композиции, могут складываться при определенных условиях в противофазе с падающими волнами, что еще дополнительно ослабляет их интенсивность (энергию). Под определенными условиями подразумевается, например, подбор толщины слоя или слоев композиции в зависимости от частоты падающих электромагнитных волн или изменение количества наполнителя от слоя к слою в композиции в зависимости от частоты падающих электромагнитных волн. Таким образом, использование проводящего объекта для нанесения на поверхность проводящего объекта покрытия для поглощения электромагнитного излучения способствует улучшению эффективности поглощения электромагнитных волн при их попадании на настоящее покрытие, включающее по крайней мере один слой композиции для поглощения электромагнитного излучения. Проводящим объектом может быть любое устройство, например, транспортное средство, самоходная машина, летательный аппарат, а также пластина, но не ограничиваясь этим. Пластина может быть выполнена любой формы, например, в виде прямоугольника, квадрата, ромба, параллелограмма или в виде любого другого многоугольника. К тому же толщина проводящей пластины может быть одинаковой по всему ее периметру или может отличаться в каждой точке пластины. Изменение толщины пластины может быть периодическим, повторяющим, например, синусоиду. Для придания проводящих свойств объекту он может быть изготовлен из металла или углепластика. В качестве металла могут быть использованы медь, алюминий, железо, платина, но не ограничиваясь этим. Применение указанных материалов, из которых выполнен проводящий объект, обусловлено тем, что они обладают высокой механической прочностью, жесткостью и низким весом.
[00057] Нанесение по крайней мере одного слоя композиции для поглощения электромагнитного излучения на проводящий объект могут осуществлять любым известным из уровня техники способом, например, с помощью шпателя.
[00058] Наличие наполнителя, в качестве которого используются микросферы, в составе композиции, наносимой в виде слоя или слоев на поверхность проводящего объекта для образования настоящего покрытия, необходимо, чтобы повысить эффективность поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот.
[00059] Связующее вещество в составе композиции, наносимой в виде слоя или слоев на поверхность проводящего объекта для образования настоящего покрытия, необходимо для структурного объединения сыпучего наполнителя и придания композиции необходимых физико-механических свойств, например, плотности не более 3.3 г/см3, механической прочности, температуре эксплуатации от -60°С до 300°С, ремонтопригодности, атмосферостойкости (устойчивости к воздействию ультрафиолета, осадкам, озону), эрозионной стойкости, устойчивости к воздействию статической пыли (песка), адгезии не менее 4 МПа, относительному удлинению при разрыве не менее 40%, всеклиматическому исполнению, в том числе, устойчивости к грибам. Соответственно, придание указанных физико-механических свойств композиции обеспечивает улучшение физико-механических свойств покрытия, включающего по крайней мере один слой композиции. Связующее вещество может включать низкомолекулярный термостойкий диметилсилоксановый каучук и/или эпоксидную, и/или кремнийорганическую, и/или полиуретановую смолы, и/или винилэфирную, и/или акриловую смолы. Их использование обусловлено тем, что они обладают высокой химической стойкостью, высокой адгезией к металлам, низкой влагопроницаемостью, высокими физико-механическими характеристиками (механической прочностью, жесткостью, твердостью, ударной вязкостью, упругостью, пластичностью и т.д.), также для них характерно отсутствие усадки или небольшой ее показатель при эксплуатации изделия, при изготовлении которого использованы перечисленные смолы или их смесь. Использование определенной смолы или смеси смол зависит от того, какие физико-механические свойства необходимо придать композиции. Например, как отмечалось ранее, эпоксидная смола может применяться для придания композиции устойчивости к температурному воздействию до 100°С, кремнийорганическая смола в составе композиции может использоваться для придания композиции устойчивости к температурному воздействию в диапазоне температур от 100°С до 130°С, а полиуретановая смола может применяться для придания композиции устойчивости к температурному воздействию от 130°С до 300°С.Связующее вещество может включать смесь смол, например, возможно использование смеси эпоксидной и кремнийорганической смол при следующем их процентном соотношении: эпоксидная смола 3 - 10%, кремнийорганическая смола 90 - 97%. Также возможно использование смеси полиуретановой и кремнийорганической смол при следующем их процентном соотношении: полиуретановая смола 3 - 15%, кремнийорганическая смола 85 - 97%. Например, использование смеси эпоксидной и кремнийорганической смол при следующем их процентном соотношении: эпоксидная смола 5%, кремнийорганическая смола 95%, позволяет улучшить механическую прочность композиции и улучшить адгезию между компонентами композиции. Связующее вещество может дополнительно содержать отвердитель для обеспечения полимеризации указанных смол. Могут использоваться аминный отвердитель или ангидридный отвердитель, или изоцианатный отвердитель, или кремнийорганический отвердитель, но не ограничиваясь этим. Например, в качестве аминного отвердителя может применяться полиэтиленполиамин или триэтилентетрамин, но не ограничиваясь этим. Количество отвердителя в составе связующего вещества зависит от применяемой смолы или смеси смол. Соотношение смолы или смеси смол и отвердителя к массе всего связующего вещества может быть следующим, мас. %: смола или смесь смол - 50 - 97; отвердитель - 3 - 50.
[00060] Объединение компонентов композиции для поглощения электромагнитного излучения могут осуществлять путем смешивания их при использовании любого известного из уровня техники оборудования, например, лопастного смесителя или барабанного смесителя, или шнекового смесителя, или ленточного смесителя.
[00061] Слой композиции для поглощения электромагнитного излучения содержит связующее вещество, наполнитель при следующем соотношении компонентов к массе всей композиции, мас. %: наполнитель 20 - 90, связующее вещество 10 - 80. В случае, если количество наполнителя в составе композиции составляет менее 20 мас. %, а, соответственно, количество связующего вещества в композиции превышает 80 мас. %, то происходит снижение эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот, проходящих через слой композиции, из-за низкой концентрации в композиции наполнителя, в качестве которого используются полые магнитодиэлектрические микросферы. Согласно экспериментальным данным, указанная низкая концентрация микросфер в композиции приводит к существенному уменьшению количества внутренних переотражений волн в полостях микросфер, что препятствует при прохождении электромагнитных волн через слой композиции возникновению дополнительных потерь в их энергии (интенсивности), это, в свою очередь, приводит к снижению эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот, в частности, в диапазоне от 2 ГГц до 15 ГГц. В случае, если количество наполнителя, в качестве которого используются полые магнитодиэлектрические микросферы, составляет более 90 мас. %, а, соответственно, количество связующего вещества в композиции ниже 10 мас. %, невозможно обеспечить структурное объединение сыпучего наполнителя с помощью связующего вещества, так как согласно экспериментальным данным указанного количества связующего вещества недостаточно для распределения в нем указанного количества наполнителя. Это приводит к ухудшению физико-механических свойств композиции, в том числе, приводит к снижению механической прочности композиции, что является причиной разрушения микросфер в ходе эксплуатации композиции в покрытии. Разрушение микросфер в композиции приводит к снижению образования внутренних переотражений электромагнитных волн в полостях указанных микросфер, что является причиной уменьшения эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот. Использование сочетания указанных компонентов в по крайней мере одном слое покрытия при следующем соотношении компонентов к массе всей композиции, мас. %: наполнитель 20 - 90, связующее вещество 10 - 80, обеспечивает структурное объединение сыпучего наполнителя в виде микросфер между собой с помощью связующего вещества. Структурное объединение компонентов при указанном их соотношении, с одной стороны, позволяет улучшить физико-механические характеристики композиции, с другой стороны, обеспечивает повышение эффективности поглощения электромагнитных волн, проходящих через по крайней мере один слой указанной композиции, в диапазоне сверхвысоких частот.
[00062] При этом в качестве наполнителя используются полые магнитодиэлектрические микросферы. Использование магнитодиэлектрических микросфер в составе композиции, наносимой на поверхность проводящего объекта, обеспечивает поглощение электромагнитных волн, проходящих через по крайней мере один слой указанной композиции и, соответственно, указанные микросферы. Поглощение электромагнитных волн происходит благодаря тому, что микросферы, выполненные из магнитодиэлектрика, обеспечивают как магнитные, так и диэлектрические потери в интенсивности проходящих через них электромагнитных волн. При этом выполнение магнитодиэлектрических микросфер полыми обеспечивает повышение эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот из-за возникновения дополнительных потерь в энергии (интенсивности) электромагнитных волн, которые проходят через покрытие, включающее по крайней мере один слой описываемой композиции, в частности, через описываемые микросферы. Возникновение дополнительных потерь в энергии (интенсивности) электромагнитных волн, которые проходят через по крайней мере один слой настоящей композиции, включающей описываемые микросферы, происходит вследствие образования внутренних переотражений электромагнитных волн в полостях указанных микросфер. Полая магнитодиэлектрическая микросфера может быть изготовлена из природных материалов, содержащих оксиды железа, например, магнетит, вюстит, гематит в альфа- или гамма-модификациях или маггемит в альфа- или гамма-модификациях. При обработке указанных природных материалов содержание оксидов железа в них доводят до 20 - 80 мас. % от массы всего материала. Необходимо отметить, что при содержании оксида железа в количестве меньше 20 мас. % в природном материале он не обладает магнитными свойствами. Полые магнитодиэлектрические микросферы могут быть получены плазменным методом при высоком или атмосферном давлении или вакуумным методом. Указанные методы позволяют передавать энергию частицам вплоть до их расплавления с последующим образованием полых микросфер из капель магнитодиэлектрического материала за счет сил поверхностного натяжения.
[00063] Необходимо отметить, что на поверхность проводящего объекта наносится по крайней мере один слой композиции, включающий связующее вещество и наполнитель, в качестве которого используются полые магнитодиэлектрические микросферы, то есть количество наносимых слоев указанной композиции на поверхность проводящего объекта может изменяться от 1-го до 10-ти, но не ограничиваясь этим. В случае нанесения не менее одного слоя указанной композиции на поверхность проводящего объекта слои между собой могут отличаться по толщине, при этом количество полых магнитодиэлектрических микросфер в каждом слое композиции не изменяется. Также в случае нанесения не менее одного слоя указанной композиции на поверхность проводящего объекта возможен вариант, при котором толщина слоев композиции не изменяется, но при этом варьируется от слоя к слою количество полых магнитодиэлектрических микросфер, содержащихся в различных слоях покрытия. Необходимо заметить, что в случае нанесения не менее одного слоя указанной композиции на поверхность проводящего объекта возможен вариант, при котором толщина слоев композиции изменяется, и при этом варьируется от слоя к слою количество полых магнитодиэлектрических микросфер, содержащихся в различных слоях покрытия. Указанные возможные варианты реализации покрытия позволяют улучшить эффективность поглощения электромагнитных волн в диапазоне от 2 ГГц до 15 ГГц при их прохождении через настоящее покрытие.
[00064] Таким образом, настоящее покрытие позволяет увеличить эффективность поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при улучшении его физико-механических свойств благодаря расположению по крайней мере одного слоя композиции на поверхности проводящего объекта, где слой композиции включает связующее вещество, наполнитель при следующем соотношении компонентов к массе всей композиции, мас. %: наполнитель 20 - 90, связующее вещество 10 - 80, при этом в качестве наполнителя используются магнитодиэлектрические микросферы, которые выполнены полыми.
[00065] Соотношение диаметра и толщины стенки полых магнитодиэлектрических микросфер составляет 3 - 15. В случае использования полых магнитодиэлектрических микросфер, у которых соотношение диаметра и толщины стенки составляет менее 3, происходит значительное уменьшение объема полости микросферы, вплоть до образования гранулы, которая не имеет полости внутри. Из-за отсутствия полости внутри микросферы (гранулы) невозможно возникновение в ней внутренних переотражений электромагнитных волн, что приводит к ухудшению эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при их прохождении через слой композиции покрытия, включающего микросферы, у которых соотношение диаметра и толщины стенки составляет менее 3. В случае использования полых магнитодиэлектрических микросфер, у которых соотношение диаметра и толщины стенки составляет более 15, происходит ухудшение механической прочности микросфер. Это приводит к разрушению микросфер при их распределении в связующем веществе, что снижает количество внутренних переотражений электромагнитных волн, возникающих в полостях указанных микросфер, при их прохождении через слой композиции покрытия, который включает указанные микросферы и связующее вещество. Это, в свою очередь, уменьшает потери энергии (интенсивности) электромагнитных волн, которые проходят через настоящее покрытие, что снижает эффективность поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот. В составе слоя композиции соотношение диаметра и толщины стенки полых магнитодиэлектрических микросфер составляет 3 - 15. Это обеспечивает увеличение механической прочности полых магнитодиэлектрических микросфер. Увеличение механической прочности полых магнитодиэлектрических микросфер позволяет исключить их деформацию (разрушение) при распределении в связующем веществе. Это обеспечивает эффективное использование всего объема распределенных в связующем веществе полых микросфер. Эффективное использование всего объема распределенных в связующем веществе полых микросфер увеличивает количество внутренних переотражений электромагнитных волн, возникающих в полостях указанных микросфер при их прохождении через композицию, которая включает указанные микросферы и связующее вещество. Это, в свою очередь, позволяет увеличить дополнительно потери энергии (интенсивности) электромагнитных волн, которые проходят через настоящую композицию, включающую полые магнитодиэлектрические микросферы, которые распределены в связующем веществе, что улучшает эффективность поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот. Значит, это позволяет улучшить эффективность поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при их прохождении через покрытие, включающее по крайней мере один слой указанной композиции. Также увеличение механической прочности полых магнитодиэлектрических микросфер позволяет улучшить такую физико-механическую характеристику композиции, как механическая прочность. Соответственно, улучшение механической прочности композиции приводит к увеличению механической прочности покрытия, включающего по крайней мере один слой указанной композиции, содержащий распределенные в связующем веществе полые магнитодиэлектрические микросферы, у которых соотношение диаметра и толщины стенки составляет 3 - 15.
[00066] В составе слоя композиции, применяемого для нанесения на поверхность
проводящего объекта, используются полые магнитодиэлектрические микросферы, диаметр которых может составлять менее 45 мкм, 45 - 200 мкм или более 200 мкм. Изготовление полой магнитодиэлектрической микросферы, диаметр которой составляет менее 45 мкм, является сложным технологическим процессом. Из-за того, что производство полых микросфер с диаметром менее 45 мкм является сложным технологическим процессом, происходит увеличение вероятности изготовления полых микросфер с деформациями, которые приводят к ухудшению их механической прочности. Как указывалось ранее, ухудшение механической прочности полых микросфер приводит к снижению эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот, проходящих через покрытие. При этом для улучшения физико-механических характеристик композиции, в том числе ее плотности, а, значит, и покрытия, дополнительно необходимо контролировать различные характеристики компонентов слоя композиции, например, диаметр микросфер, так, чтобы плотность композиции составляла не более 3.3 г/см3. В связи с этим, экспериментально выявлена необходимость того, чтобы диаметр полой магнитодиэлектрической микросферы составлял не более 200 мкм. Таким образом, диаметр полой магнитодиэлектрической микросферы, применяемой в слое композиции покрытия, предпочтительно составляет 45 - 200 мкм. Это обеспечивает прохождение электромагнитных волн через тело полой микросферы при их падении на композицию, содержащую полые магнитодиэлектрические микросферы указанного размера и связующее вещество. Причем при их прохождении через тело полой микросферы внутри нее возникают внутренние переотражения волн, которые способствуют их потере энергии. Это позволяет увеличить поглощение электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при их прохождении через слой композиции, а значит, это способствует улучшению поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при их прохождении через покрытие, включающее по крайней мере один слой указанной композиции.
[00067] При изготовлении покрытия для поглощения излучения в по крайней мере одном слое композиции для поглощения излучения может использоваться смесь полых магнитодиэлектрических микросфер. То есть в по крайней мере одном слое покрытия композиция для поглощения электромагнитного излучения может включать несколько фракций микросфер. Фракция полых магнитодиэлектрических микросфер формируется путем просеивания через набор сит смеси микросфер таким образом, что каждая фракция полых магнитодиэлектрических микросфер содержит микросферы необходимых диаметров. Необходимо отметить, что предпочтительно используются полые микросферы, диаметр которых составляет 45 - 200 мкм. Композиция может включать 2 - 10 фракций микросфер, но не ограничиваясь этим. Например, композиция может содержать смесь микросфер, включающую одну фракцию микросфер, у которых диаметр составляет 100 - 150 мкм, вторую фракцию микросфер, у которых диаметр составляет 65 - 75 мкм. Использование смеси полых магнитодиэлектрических микросфер необходимо для обеспечения изменения насыпной плотности микросфер в составе композиции. Изменение насыпной плотности микросфер в слое композиции используется для изменения электрических параметров слоя композиции, например, это позволяет согласовывать электрические параметры слоев композиции, расположенных рядом друг с другом. Согласование электрических параметров слоев композиции дополнительно способствует улучшению поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при их прохождении через покрытие, расположенное на поверхности проводящего объекта. Например, согласование электрических параметров слоев композиции позволяет изменять диэлектрическую проницаемость каждого слоя композиции так, что от слоя к слою диэлектрическая проницаемость изменяется незначительно, что обеспечивает уменьшение отражения падающих электромагнитных волн от границ раздела слоев покрытия, при этом способствуя улучшению поглощения электромагнитных волн. В одном из частных вариантов реализации покрытия от слоя композиции, размещенного на поверхности проводящего объекта, к последующим слоям покрытия могут изменять насыпную плотность слоя на 5 - 10% путем изменения диаметра микросфер в смеси и/или путем изменения соотношения количества фракций микросфер в смеси.
[00068] Дополнительно на слой композиции для поглощения электромагнитного излучения, включающий в качестве наполнителя полые магнитодиэлектрические микросферы, может наноситься по крайней мере один слой композиции, который содержит связующее вещество, наполнитель при следующем соотношении компонентов к массе всей композиции, мас. %: наполнитель 20 - 90, связующее вещество 10 - 80, где в качестве наполнителя используются диэлектрические микросферы, а именно, полые и/или неполые стеклянные микросферы и/или полые и/или неполые корундовые микросферы.
[00069] Диэлектрические микросферы, в качестве которых используются полые и/или неполые стеклянные микросферы и/или полые и/или неполые корундовые микросферы, необходимы для обеспечения поглощения электромагнитных волн, которые падают на слой композиции, включающий указанные микросферы, которые распределены в связующем веществе.
[00070] Связующее вещество в слое композиции необходимо для структурного объединения сыпучего наполнителя, а именно, стеклянных микросфер и/или корундовых микросфер, и придания композиции необходимых физико-механических свойств, например, плотности не более 3.3 г/см3, механической прочности, температуре эксплуатации от -60°С до 300°С, ремонтопригодности, атмосферостойкости (устойчивости к воздействию ультрафиолета, осадкам, озону), эрозионной стойкости, устойчивости к воздействию статической пыли (песка), адгезии не менее 4 МПа, относительному удлинению при разрыве не менее 40%, всеклиматическому исполнению, в том числе, устойчивости к грибам. Соответственно, придание указанных физико-механических свойств слою композиции обеспечивает улучшение физико-механических свойств покрытия, включающего по крайней мере один слой указанной композиции. Связующее вещество может включать низкомолекулярный термостойкий диметилсилоксановый каучук и/или эпоксидную, и/или кремнийорганическую, и/или полиуретановую смолы, и/или винилэфирную, и/или акриловую смолы. Их использование обусловлено тем, что они обладают высокой химической стойкостью, высокой адгезией к металлам, низкой влагопроницаемостью, высокими физико-механическими характеристиками (механической прочностью, жесткостью, твердостью, ударной вязкостью, упругостью, пластичностью и т.д.), также для них характерно отсутствие усадки или небольшой ее показатель при эксплуатации изделия, при изготовлении которого использованы перечисленные смолы или их смесь. Использование определенной смолы или смеси смол зависит от того, какие физико-механические свойства необходимо придать композиции. Например, как отмечалось ранее, эпоксидная смола может применяться для придания композиции устойчивости к температурному воздействию до 100°С, кремнийорганическая смола в составе композиции может использоваться для придания композиции устойчивости к температурному воздействию в диапазоне температур от 100°С до 130°С, а полиуретановая смола может применяться для придания композиции устойчивости к температурному воздействию от 130°С до 300°С. Связующее вещество может включать смесь смол, например, возможно использование смеси эпоксидной и кремнийорганической смол при следующем их процентном соотношении: эпоксидная смола 3 - 10%, кремнийорганическая смола 90 - 97%. Также возможно использование смеси полиуретановой и кремнийорганической смол при следующем их процентном соотношении: полиуретановая смола 3 - 15%, кремнийорганическая смола 85 - 97%. Связующее вещество может дополнительно содержать отвердитель для обеспечения полимеризации указанных смол. Могут использоваться аминный отвердитель или ангидридный отвердитель, или изоцианатный отвердитель, или кремнийорганический отвердитель, но не ограничиваясь этим. Например, в качестве аминного отвердителя может применяться полиэтиленполиамин или триэтилентетрамин, но не ограничиваясь этим. Количество отвердителя в составе связующего вещества зависит от применяемой смолы или смеси смол. Соотношение смолы или смеси смол и отвердителя к массе всего связующего вещества может быть следующим, мас. %: смола или смесь смол - 50 - 97; отвердитель - 3 - 50.
[00071] Структурное объединение указанных компонентов при их соотношении обеспечивает поглощение электромагнитных волн, проходящих через указанную композицию, при улучшенных физико-механические характеристиках слоя композиции. Использование по крайней мере одного слоя композиции, включающего связующее вещество и стеклянные и/или корундовые микросферы, позволяет согласовывать свойства свободного пространства со слоем композиции, включающей в качестве наполнителя полые магнитодиэлектрические микросферы (то есть слой или слои композиции, включающие диэлектрические микросферы, которые распределены в связующем веществе, расположены на слое композиции, который включает полые магнитодиэлектрические микросферы и связующее вещество). Это необходимо для увеличения эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот, падающих на покрытие, у которого по крайней мере один слой композиции, расположенный на поверхности проводящего объекта, содержит полые магнитодиэлектрические микросферы. Диаметр стеклянных микросфер и корундовых микросфер может составлять 45 - 100 мкм. В случае использования смеси стеклянных и корундовых микросфер в составе композиции их процентное соотношение может быть следующим: стеклянные микросферы 1 - 99%, корундовые микросферы 1 - 99%, это позволяет изменять электрические параметры слоя композиции, дополнительно способствуя повышению эффективности поглощения электромагнитных волн, падающих на покрытие.
[00072] После нанесения каждого слоя композиции может осуществляться просушивание слоев композиции или последовательное просушивание слоев композиции и измерение его параметров. Предпочтительно после нанесения каждого слоя композиции осуществляется просушивание слоев композиции и измерение параметров, характеризующих физико-механические свойства покрытия и эффективность поглощения электромагнитных волн при его использовании. Это позволяет контролировать изменение эффективности поглощения электромагнитных волн, проходящих через поглощающий материал, а также изменение его физико-механических свойств после нанесения каждого слоя композиции. Просушивание каждого слоя композиции могут осуществлять любым известным из уровня техники способом, например, путем обдува воздухом.
[00073] Толщина слоя покрытия может составлять менее 2 мм, 2 - 6 мм или более 6 мм. В случае формирования слоя покрытия, толщина которого составляет менее 2 мм, экспериментально определено, что уровень поглощения электромагнитных волн уменьшается, это, в свою очередь, не позволяет обеспечить необходимое поглощение электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот. В случае формирования слоя покрытия, толщина которого составляет более 6 мм, возникает увеличение веса покрытия, но при этом не происходит увеличение уровня поглощения электромагнитных волн по сравнению с вариантом, при котором толщина слоя покрытия составляет 2 - 6 мм. В связи с этим, предпочтительно толщина слоя покрытия составляет 2 - 6 мм. Это позволяет регулировать уровень поглощения электромагнитных волн от 1 дБ до 20 дБ в диапазоне сверхвысоких частот.
[00074] Для лучшего понимания настоящего технического решения, относящегося к покрытию для поглощения электромагнитного излучения, в приведенных ниже примерах 3 - 4 и Таблице 2 описаны характеристики настоящего покрытия, которые иллюстрируют, но не ограничивают предлагаемое изобретение.
[00075] Пример 3. Покрытие для поглощения электромагнитного излучения расположено на металлической пластине и включает один слой композиции толщиной 2 мм для поглощения электромагнитного излучения. Слой композиции содержит связующее вещество, наполнитель при следующем соотношении компонентов к массе всей композиции, мас. %: наполнитель 80, связующее вещество 20, где в качестве связующего вещества используется СКТН (низкомолекулярный термостойкий диметилсилоксановый каучук), а в качестве наполнителя применяются полые магнитодиэлектрические микросферы, выполненные из магнетита. Таблица 2 содержит информацию о свойствах покрытия.
[00076] Пример 4. Покрытие для поглощения электромагнитного излучения
расположено на металлической пластине и включает два слоя композиции для поглощения электромагнитного излучения, при этом первый слой композиции толщиной 2 мм расположен на проводящей пластине; второй слой композиции толщиной 2 мм расположен на первом слое композиции. Первый слой композиции содержит связующее вещество, наполнитель при следующем соотношении компонентов к массе всей композиции, мас. %: наполнитель 80, связующее вещество 20, где в качестве связующего вещества используется СКТН, а в качестве наполнителя применяются полые магнитодиэлектрические микросферы, выполненные из магнетита. Второй слой композиции содержит связующее вещество, наполнитель при следующем соотношении компонентов к массе всей композиции, мас. %: наполнитель 80, связующее вещество 20, где в качестве связующего вещества используется СКТН, а в качестве наполнителя применяются полые корундовые микросферы. Таблица 2 содержит информацию о свойствах покрытия.
[00077] Таким образом, Таблица 2 иллюстрирует повышение эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при использовании настоящего покрытия.
[00078] Таким образом, настоящие композиция и покрытие для поглощения электромагнитного излучения обеспечивают увеличение эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при улучшении физико-механических свойств композиции и покрытия, содержащего указанную композицию.
[00079] В настоящих материалах заявки представлено предпочтительное раскрытие осуществления заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки запрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| РАДИОПОГЛОЩАЮЩИЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОПОГЛОЩАЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ | 2012 |
|
RU2502766C1 |
| ЛАКОКРАСОЧНАЯ РАДИОПОГЛОЩАЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ | 2015 |
|
RU2598090C1 |
| РАДИОПОГЛОЩАЮЩИЙ МАТЕРИАЛ | 2014 |
|
RU2570003C1 |
| ЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО РАДИОМАТЕРИАЛА | 2015 |
|
RU2606350C1 |
| Композиционный радиопоглощающий материал и способ его изготовления | 2016 |
|
RU2644399C9 |
| ПОГЛОТИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН И РАДИОПОГЛОЩАЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 2012 |
|
RU2500704C2 |
| АНТИРАДАРНЫЙ МАТЕРИАЛ | 2011 |
|
RU2470425C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО РАДИОПОГЛОЩАЮЩЕГО МАТЕРИАЛА И РАДИОПОГЛОЩАЮЩИЙ МАТЕРИАЛ, ПОЛУЧЕННЫЙ ЭТИМ СПОСОБОМ | 2010 |
|
RU2423761C1 |
| Композиционный материал для защиты от внешних воздействующих факторов и способ его получения | 2018 |
|
RU2721323C1 |
| ПОГЛОТИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН | 2010 |
|
RU2414029C1 |
Изобретение относится к композиции для поглощения электромагнитного излучения. Техническим результатом является увеличение эффективности поглощения электромагнитных волн в диапазоне сверхвысоких частот при улучшении физико-механических свойств композиции и покрытия, содержащего указанную композицию. Технический результат достигается композицией для поглощения электромагнитного излучения, которая содержит связующее вещество и полые магнитодиэлектрические микросферы. Соотношение компонентов к массе всей композиции составляет, мас.%: полые магнитодиэлектрические микросферы 20-90; связующее вещество 10-80. При этом соотношение диаметра и толщины стенки полых магнитодиэлектрических микросфер составляет 3-15. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 табл., 4 пр.
1. Композиция для поглощения электромагнитного излучения, содержащая связующее вещество, полые магнитодиэлектрические микросферы при следующем соотношении компонентов к массе всей композиции, мас.%:
- полые магнитодиэлектрические микросферы 20-90,
- связующее вещество 10-80,
при этом соотношение диаметра и толщины стенки полых магнитодиэлектрических микросфер составляет 3-15.
2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что диаметр полой магнитодиэлектрической микросферы составляет 45-200 мкм.
3. Композиция по п. 2, отличающаяся тем, что используется смесь полых магнитодиэлектрических микросфер.
4. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что толщина стенки полой магнитодиэлектрической микросферы составляет 2-70 мкм.
5. Покрытие для поглощения электромагнитного излучения, расположенное на поверхности проводящего объекта и включающее по крайней мере один слой композиции для поглощения электромагнитного излучения,
причем композиция для поглощения электромагнитного излучения содержит связующее вещество, наполнитель при следующем соотношении компонентов к массе всей композиции, мас.%:
- наполнитель 20-90,
- связующее вещество 10-80,
при этом в качестве наполнителя используются полые магнитодиэлектрические микросферы,
причем соотношение диаметра и толщины стенки полых магнитодиэлектрических микросфер составляет 3-15.
6. Покрытие по п. 5, отличающееся тем, что диаметр полой магнитодиэлектрической микросферы составляет 45-200 мкм.
7. Покрытие по п. 6, отличающееся тем, что используется смесь полых магнитодиэлектрических микросфер.
8. Покрытие по п. 5, отличающееся тем, что дополнительно наносится по крайней мере один слой композиции, содержащий связующее вещество, наполнитель при следующем соотношении компонентов к массе всей композиции, мас.%:
- наполнитель 20 - 90,
- связующее вещество 10 - 80,
где в качестве наполнителя используются стеклянные микросферы и/или корундовые микросферы.
9. Покрытие по п. 5 или 8, отличающееся тем, что после нанесения каждого слоя композиции осуществляется просушивание и измерение параметров покрытия.
10. Покрытие по п. 5 или 8, отличающееся тем, что толщина слоя покрытия составляет 2-6 мм.
11. Покрытие по п. 5, отличающееся тем, что проводящий объект изготовлен из металла или углепластика.
| CN 107226487 A, 03.10.2017 | |||
| CN 101294047 A, 29.10.2008 | |||
| СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МИКРОШАРИКОВ И МИКРОСФЕР | 2013 |
|
RU2527427C1 |
| CN 102661677 A, 12.09.2012 | |||
| CN 110002458 A, 12.07.2019 | |||
| Машина для изготовления кожаных гонков | 1930 |
|
SU24079A1 |
