10.12.2015
216.013.9906

Нанопористое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002570794
Дата охранного документа
10.12.2015
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к материалам для поглощения электромагнитных волн и может быть использовано для получения нанопористых углеродных микроволокон, предназначенных для создания эффективных неотражающих радиопоглощающих материалов, работающих в диапазоне от 50 ГГц до 4 ТГц. Заявляемое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов выполнено в виде нанопористых углеродных микроволокон, в которых количество аморфной фазы составляет не более 0,1%, причем длина волокон лежит в пределах от 10 до 200 мкм, а поры с преимущественным распределением по диаметрам от 2 до 200 нм расположены ортогонально оси нанопористых углеродных микроволокон. Требуемый технический результат заключается в повышении поглощающей способности по отношению к электромагнитному излучению и расширении диапазона частот. 4 ил.
Основные результаты: Нанопористое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов, отличающееся тем, что оно выполнено в виде нанопористых углеродных микроволокон, в которых количество аморфной фазы составляет не более 0,1%, причем длина волокон лежит в пределах от 10 до 200 мкм, а поры с преимущественным распределением по диаметрам от 2 до 200 нм расположены ортогонально оси нанопористых углеродных микроволокон.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к материалам для поглощения электромагнитных волн и может быть использовано для получения нанопористых углеродных микроволокон, предназначенных для создания эффективных неотражающих радиопоглощающих материалов, работающих в диапазоне от 50 ГГц до 4 ТГц.

Имеющиеся в настоящее время радиопоглощающие материалы (РПМ) основаны на способности преобразования падающего электромагнитного излучения в тепло. Для этого используют различные дисперсные металлические, графитовые и ферромагнитные порошки или волокна с требуемыми электродинамическими свойствами (величиной диэлектрической и магнитной проницаемости, электрических или магнитных потерь). В последнее время для этих целей используют также углеродные нанотрубки в различных сочетаниях с волокнистыми и порошковыми компонентами. Для создания радиопоглощающих материалов эти вещества (преимущественно с высокими диэлектрическими или магнитными потерями) формируют в объемные (пирамидальные, сетчатые) или многослойные структуры, которые обладают низким уровнем отражения радиоволн в заданном диапазоне частот.

Известен радиопоглощающий материал [EP 2411462, A1, H01Q 17/00, H05K 9/00, C08K 7/04, C08K 7/06, 24.03.2010], обеспечивающий работу в частотном диапазоне радарных устройств и состоящий из продолговатых углеродных частиц длиной от 50 до 1000 мкм при толщине от 1 до 15 микрон в количестве от 1,0 до 20 объемных % (в сухом состоянии) и распределенных в непроводящем связующем.

Углеродные частицы могут представлять собой размолотые углеродные волокна или нити, непроводящее связующее выбирают из различных видов полиуретана. Высокий уровень поглощения радиоизлучений обеспечивается в нем при отсутствии контакта между частицами графита, в противном случае возникает объемная электропроводность и материал становится экранирующим. Для управления рабочим диапазоном частот выбирают соответствующую толщину покрытия и значения действительной части диэлектрической проницаемости.

Известный материал имеет высокие значения действительной части диэлектрической проницаемости и высокие диэлектрические потери в высокочастотном (ВЧ) диапазоне.

Недостатком этого материала является относительно низкая поглощающая способность по отношению к электромагнитным излучениям.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному техническому решению является углеродный поглотитель электромагнитных излучений, который используется в материале для поглощения электромагнитных излучений (ЭМИ) [RU 00080959, U1, G01R 1/18, G12B 17/00, 27.02.2009], содержащем связующее вещество, причем поглотитель электромагнитных излучений выполнен на основе углеродных нанотрубок.

Известный материал для поглощения электромагнитных излучений применим, например, для камуфляжа летательных аппаратов от обнаружения их радиолокационными средствами в широком диапазоне частот (десятки и тысячи мегагерц) несущих электромагнитных излучений, а также для ослабления побочных электромагнитных излучений и наводок.

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая поглощающая способность по отношению к электромагнитным излучениям и относительно узкий рабочий диапазон частот.

Задачей, которая решается в предложенном изобретении, является повышение поглощающей способности по отношению к электромагнитным излучениям и расширение рабочего диапазона частот.

Требуемый технический результат заключается в повышении поглощающей способности по отношению к электромагнитным излучениям и расширении рабочего диапазона частот, в котором материал проявляет свою эффективность.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что нанопористое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов согласно изобретению выполнено в виде нанопористых углеродных микроволокон, в которых количество аморфной фазы составляет не более 0,1%, причем длина волокон лежит в пределах от 10 до 200 мкм, а поры с преимущественным распределением по диаметрам от 2 до 200 нм расположены ортогонально оси нанопористых углеродных микроволокон.

На изображениях представлены:

на фиг. 1 - изображение поверхности нанопористых углеродных волокон;

на фиг. 2 - распределение нанопористых микроволокон по длине, %, мкм;

на фиг. 3 - распределение размеров пор нанопористых микроволокон по длине, %, нм;

на фиг. 4 - спектр поглощения нанопористых микроволокон (зависимость коэффициента поглощения от частоты (ТГц).

Изготавливается и используется нанопористое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов следующим образом.

Производится механическое измельчение рубленных углеродных волокон с диаметром от 5 до 20 мкм, например, в молотковой мельнице до получения распределения по длинам в диапазоне от 10 до 200 мкм (фиг. 2) с последующим травлением во вращающихся СВЧ-печах в кислородосодержащей среде при мощности СВЧ-поля от 200 до 2000 ВА в течение от 5 до 50 минут. Получаемые при этом поры имеют преимущественное распределение по размерам от 2 до 200 нм (фиг. 3) и благодаря использованию вращающихся СВЧ-печей расположены ортогонально оси углеродных волокон.

Полученное таким способом нанопористое углеродное микроволокно используется для создания радиопоглощающих материалов.

Экспериментально установлено, что использование волокон с меньшим диаметром, меньшей длиной и меньшими размерами пор приводит к повышенным технологическим трудностям при их изготовлении без ощутимой эффективности применения, а большие размеры, чем в указанном диапазоне, также не приводят к повышению эффективности использования.

Результаты экспериментальных исследований спектров поглощения нанопористых микроволокон представлены на фиг. 4. Из анализа графика следует, что предложенные нанопористые углеродные микроволокна эффективно поглощают радиоизлучение в широком диапазоне частот 0,05-4,0 ТГц, что подтверждает достижение требуемого технического результата, который заключается в повышении поглощающей способности по отношению к электромагнитным излучениям и расширении рабочего диапазона частот.

Нанопористое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов, отличающееся тем, что оно выполнено в виде нанопористых углеродных микроволокон, в которых количество аморфной фазы составляет не более 0,1%, причем длина волокон лежит в пределах от 10 до 200 мкм, а поры с преимущественным распределением по диаметрам от 2 до 200 нм расположены ортогонально оси нанопористых углеродных микроволокон.
Нанопористое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов
Нанопористое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов
Нанопористое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов
Нанопористое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов
Источник поступления информации: Роспатент

Всего документов: 13
Всего документов: 15

Похожие РИД в системе

Защитите авторские права с едрид