×
20.08.2016
216.015.4b2c

ПОГЛОТИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН НА ОСНОВЕ ГИБРИДНЫХ НАНОКОМПОЗИТНЫХ СТРУКТУР

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Использование: для обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, защиты от радиоизлучения и снижения радиолокационной заметности различных объектов. Сущность изобретения заключается в том, что поглотитель электромагнитных волн на основе гибридных нанокомпозитных структур состоит из слоев нетканого углеродосодержащего полимерного материала с малой плотностью, в которых концентрация углерода монотонно изменяется от слоя к слою, в качестве нетканого углеродосодержащего полимерного материала используют карбонизированный полиакрилонитрил, слои которого пропитаны суспензией, содержащей углеродные нанопористые микроволокна и многослойные углеродные наночастицы фуллероидного типа тороподобной формы, причем слои полиакрилонитрила карбонизированы до концентрации углерода от 1 мас.% до 99,999 мас.% с возрастанием от поверхностных к центральному слою. Технический результат: обеспечение возможности улучшения поглощающих свойств. 6 з.п. ф-лы, 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к поглотителям электромагнитных волн (ЭМВ), в том числе в диапазоне сверхвысоких частот (СВЧ), и может быть использовано для обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, защиты от радиоизлучений и снижения радиолокационной заметности различных объектов.

Многослойные поглотители электромагнитных волн (ПЭВ) условно делят на две группы.

К первой группе относятся ПЭВ, в структуре которых имеется большое число плоскопараллельных резистивных пленок, разделенных диэлектрическими слоями малой толщины.

Вторая группа состоит из многослойных ступенчатых ПЭВ, в которых электромагнитные параметры отдельных слоев структуры изменяются по определенному закону. При увеличении числа слоев структуры ступенчатый ПЭВ превращается в поглотитель градиентного типа или ПЭВ с распределенной проводимостью. Такие поглотители могут обладать большой широкополосностью при малой величине коэффициента отражения и небольшой толщине ПЭВ, однако являются наиболее сложными с точки зрения практического воплощения.

Известен поглотитель электромагнитных волн [RU 2119216, С1, H01Q 17/00, 20.09.1998], включающий расположенные на металлической подложке диэлектрик из двух слоев и расположенные на внешней поверхности каждого слоя решетки резонансных элементов, соответствующих длине волны согласования поглощаемого поддиапазона частот, а также N-2 дополнительных слоев диэлектрика с решетками резонансных элементов, при этом слои диэлектрика имеют переменную толщину, а их суммарная толщина меньше четверти максимальной длины волны согласования поглощаемых поддиапазонов частот, где N - число слоев диэлектрика.

Недостатками этого технического решения являются значительные весовые характеристики поглотителя и сложная технология его производства.

Кроме того, известны поглотители электромагнитных волн из радиопоглощающего материала [RU 2294948, C1, C09D 5/32, 10.03.2007], выполненные из наполнителя, в качестве которого использован нанопорошок магнитного сплава НК-29 (Ni - 29.13%, Со - 17.51%, Fe - остальное) и связующее - поливинилбутироль, который изготовлен путем нанесения радиопоглощающего материала на защищаемую поверхность в несколько слоев с промежуточной сушкой каждого слоя и помещением в один из слоев разрезных колец из электропроводящего материала, при этом по крайней мере, один из слоев радиопоглощающего покрытия изготавливают из композиционного материала с ферромагнитными свойствами, а сам слой обрабатывают в поле постоянного магнита так, что вектор напряженности магнитного поля лежит в плоскости покрытия.

Недостатками этого технического решения являются относительно узкая область применения и сложная технология изготовления и намагничивания.

К известным относятся и поглотители электромагнитных волн из радиопоглощающего материала [RU 2423761, C1, H01Q 17/00, 10.07.2011], полученного способом, включающим механическую обработку порошка оксидного гексагонального ферромагнетика с W-структурой в механоактиваторе при факторе энергонапряженности 20-40 g и последующее его смешение с эпоксидной смолой в соотношении, мас. %: оксидный гексагональный ферромагнетик - 65-90, эпоксидная смола - 10-35, при этом порошок делят на N партий, каждую из которых в отдельности обрабатывают в механоактиваторе в течение времени, необходимого для достижения условия, когда статическая магнитная проницаемость порошка µ1≥µ23µN, где 1, 2, 3N соответствует номеру слоя, затем слой, состоящий из порошка первой партии, смешанного с эпоксидной смолой, соединяют с металлической подложкой и к нему последовательно присоединяют следующие слои, состоящие из порошков других партий, также смешанных с эпоксидной смолой.

Недостатками этого технического решения являются его относительно высокие массо-габаритные характеристики и относительно большой коэффициент отражения.

Помимо указанных выше, известен поглотитель электромагнитных волн в виде радиопоглощающего покрытия [RU 2228565, C1, H01Q 17/00, 10.05.2004], включающего основу из, по меньшей мере, одного слоя переплетенных арамидных высокомодульных нитей с нанесенной на нити вакуумным напылением пленкой из гидрогенизированного углерода с вкрапленными в него ферромагнитными кластерами при следующем соотношении компонентов, мас. %: ферромагнитные кластеры 50-80, гидрогенизированный углерод - остальное.

Недостатком известного технического решения является анизотропия и нестабильность поглощающих свойств, обусловленные существованием зазоров между слоями.

Еще одним аналогом предложенного технического решения является поглотитель электромагнитных волн из радиопоглощающего материала [RU 2370866, C1, H01Q 17/00, 20.10.2009], включающего основу из, по меньшей мере, двух слоев переплетенных рядов нитей, скрепленных радиопрозрачным материалом, с нанесенной на каждый слой вакуумным распылением пленкой из гидрогенизированного углерода с вкрапленными в него частицами ферромагнитного материала, при этом направление переплетенных рядов нитей одного слоя тканого материала составляет с направлением переплетенных рядов нитей смежного слоя угол 60-120°, а содержание частиц ферромагнитного материала составляет от 5 мас. % в пленке, нанесенной на наружный слой переплетенных рядов нитей, до 85 мас. % в пленке, нанесенной на слой переплетенных рядов нитей, прилегающий к защищаемой поверхности.

Недостатком этого аналога является его относительно высокий коэффициент отражения и относительно узкий диапазон поглощаемых частот.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является поглотитель электромагнитных волн [RU 127255, Ul, H01Q 17/00, G21F 1/12, 16.01.2013], содержащий диэлектрическое связующее - пенополиуретан и поглощающее электромагнитное излучение электропроводящее углеродное волокно, при этом он изготовлен в виде плоских панелей, концентрация углеродного волокна в которых монотонно увеличивается от лицевой стороны к тыльной, причем, пределы изменения концентрации подобраны таким образом, что поглотитель имеет одновременно низкие значения коэффициентов отражения и пропускания падающего электромагнитного излучения в широкой полосе сверхвысокочастотного диапазона.

Особенностями этого материала является то, что толщина панелей изменяется в пределах от 10,0 мм до 20,0 мм, масса 1 м3 от 25,0 кг до 100,0 кг, а электрическое сопротивление углеродного волокна составляет 0,025…0,03 Ом/см.

Недостатками наиболее близкого технического решения являются его относительно малый коэффициент поглощения, относительно высокие массо-габаритные характеристики и относительно узкий диапазон поглощаемых частот.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение коэффициента поглощения для более широкого диапазона частот, включая терагерцевый диапазон частот, при одновременном уменьшении массо-габаритных характеристик.

Требуемый технический результат заключается в улучшении поглощающих свойств путем увеличения коэффициента поглощения электромагнитных волн в более широком диапазоне частот при одновременном снижении массо-габаритных характерстик.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в поглотителе электромагнитных волн, состоящем из слоев нетканого углеродосодержащего полимерного материала с малой плотностью, в которых концентрация углерода монотонно изменяется от слоя к слою, согласно изобретению, в качестве нетканого углеродосодержащего полимерного материала используют карбонизированный полиакрилонитрил, слои которого пропитаны суспензией, содержащей углеродные нанопористые микроволокна и многослойные углеродные наночастицы фуллероидного типа тороподобной формы, причем, слои полиакрилонитрила карбонизированы до концентрации углерода от 1% масс до 99,999% масс с возрастанием от поверхностных к центральному слою.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что поглотитель электромагнитных волн содержит от 2 до 10 слоев нетканого углеродосодержащего полимерного материала.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве суспензии используют смеси углеродных наночастиц, взвешенные в водной среде.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве суспензии используют смеси углеродных наночастиц, взвешенные в водно-спиртовой среде.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве углеродных наночастиц используют углеродные нано- и микроволокна с концентрацией от 1% масс до 10% масс, с диаметром 50-10 мкм, с длиной волокон 10-500 мкм.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве углеродных наночастиц используют углеродные нано- и микроволокна с концентрацией от 1% масс до 10% масс, с диаметром 2-200 нм с многослойными углеродными наночастицами фуллероидного типа тороподобной формы с сроотношеннием радиусов тора и радиусов образующих тор элементов в диапазоне от 3:1 до 10:1 с концентрацией от 0,5% масс до 12% масс.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что суспензия содержит добавку в виде микро- и/или наночастиц оксидов лантаноидов с концентрацией от 0,5 до 3%.

Предложенный поглотитель электромагнитных волн состоит из слоев нетканого углеродосодержащего полимерного материала с малой плотностью, в которых концентрация углерода монотонно изменяется от слоя к слою, при этом в качестве нетканого углеродосодержащего полимерного материала используют карбонизированный полиакрилонитрил, слои которого пропитаны суспензией, содержащей углеродные нанопористые микроволокна диаметром 5-10 мкм с длиной волокон 10-500 мкм и диаметром перпендикулярных оси микроволокон пор в диапазоне от 2 до 200 нм с концентрацией от 1% масс до 20% масс и многослойные углеродные наночастицы фуллероидного типа тороподобной формы с соотношением радиусов тора и радиусов образующих тор труб в диапазоне от 3:1 до 10:1 с концентрацией от 0,5% масс до 15% масс, причем, слои полиакрилонитрила карбонизированы до концентрации углерода от 1% масс до 99,999% масс с возрастанием от поверхностных к центральному слою.

В предложенном поглотителе электромагнитных волн содержится, преимущественно, от 2 до 10 слоев нетканого углеродосодержащего полимерного материала, в качестве суспензии используют смеси углеродных наночастиц, взвешенные в водной или в водно-спиртовой среде, в качестве углеродных наночастиц используют астралены и/или углеродные нано- и микроволокна, а в качестве добавки в суспензию вводят микро- и/или наночастицы оксидов лантаноидов с концентрацией от 0,5 до 3%.

Предложенный поглотитель электромагнитных волн на основе гибридных нанокомпозитных структур обладает низким коэффициентом отражения в широком спектре углов падения для диапазона частот электромагнитного излучения от десятков ГГц до десятков ТГц. Он обладает малым удельным весом и состоит из нескольких, преимущественно от двух до десяти, слоев нетканого углеродосодержащего полимерного материала, например полиакрилонитрила, с градиентом концентрации карбонизированных волокон от 1% масс до 99,99% масс в сторону ее возрастания от поверхностных к центральному слою.

Слои нетканого углеродосодержащего полимерного материала пропитаны суспензией гибридных нанокомпозитных структур, содержащей смесь углеродных нанопористых микроволокон с концентрацией от 1% масс до 10% масс, диаметром 5-10 мкм с длиной волокон от 10-500 мкм диаметром в диапазоне от 2 до 200 нм с многослойными углеродными наночастицами фуллероидного типа тороподобной формы с соотношением радиусов тора и радиусов образующих тор элементов в диапазоне от 3 к 1 до 10 к 1, с концентрацией от 05% масс до 12% масс.

Поглотитель электромагнитных волн содержит от 2 до 10 слоев нетканого углеродосодержащего полимерного материала, в качестве суспензии используют водные, либо водно-спиртовые смеси с распределенными в них взвешенными углеродными наночастицами и дополнительно взвешенными микрочастицами магнитомягких высокодисперсных порошков. Суспензия может дополнительно содержать микро- и/или наночастицы оксидов лантаноидов.

Используется поглотитель электромагнитных волн следующим образом.

Мягкий и легкий окисленный карбонизированный нетканый полиакрилонитрил изгибается по форме защищаемой отражающей поверхности и приклеивается к ней полимерными, либо неорганическими клеями. При этом допускается защита внешней поверхности поглотителя радиопрозрачными защитными материалами.

Предложенный состав поглотителя обеспечивает существенное увеличение коэффициента поглощения для более широкого диапазона частот, включая гигагерцевый и терагерцевый диапазоны частот, относительно наиболее близкого технического решения. Это обусловлено тем, что гибридная смесь углеродных нанопоритых микроволокон с углеродными полиэдральными наночастицами фуллероидного типа тороподобной формы в указанных диапазонах концентраций обладает чрезвычайно высокими коэффициентами поглощения электромагнитных волн (до нескольких десятков см-1) в широком диапазоне частот - от десятков гигагерц до единиц терагерц.

Изложенное выше подтверждается результатами экспериментальных исследований, приведенных в таблице.

Градиентная концентрация наночастиц создается путем последовательной пропитки окисленных нетканых полиакрилонитрильных материалов суспензиями со снижающейся к поверхности концентрацией наночастиц и повышением подвижности и глубины пропитки при увеличении соотношения спирт-вода в пользу первого до уровня 80:20.

Таким образом, благодаря усовершенствованию известного технического решения, достигается требуемый технический результат, заключающийся в улучшении поглощающих свойств путем увеличения коэффициента поглощения электромагнитных волн в более широком диапазоне частот при одновременном снижении массо-габаритных характеристик.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 20.
27.01.2013
№216.012.1fe9

Комплексная добавка к автомобильным бензинам

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии и может быть использовано для изготовления комплексной добавки к бензину. Комплексная добавка в автомобильный бензин вводится до 10 мас.% и представляет собой в мас.%: монометиланилин 15-18, метилбензоат 5-6, спирты в сумме 20-40, эфиры в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473670
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.03.2013
№216.012.3123

Сульфоаддукт нанокластеров углерода и способ его получения

Изобретение относится к сульфоаддукту нанокластеров углерода, представляющему собой растворимую в полярных растворителях фракцию продукта взаимодействия размолотого каменноугольного пека с серной кислотой с последующим отмыванием непрореагировавшей кислоты водой. Полученный продукт может быть...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478117
Дата охранного документа: 27.03.2013
20.04.2013
№216.012.37f3

Контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива

Изобретение относится к контейнерам для длительного хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива. Контейнер содержит корпус, включающий стакан с днищем и герметичным перекрытием внутренней полости стакана. Стакан снабжен наружной оребренной оболочкой, которая установлена соосно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479876
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.08.2013
№216.012.6399

Способ очистки сепараторов газоперекачивающих станций и устройство для его реализации

Изобретение относится к технологии очистки твердых поверхностей от органических загрязнений и может быть использовано для очистки сепараторов газоперекачивающих станций мультипликационного типа, предназначенных для очистки природного газа от механических примесей при транзите по магистральным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491134
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.08.2013
№216.012.65b0

Блок излучателя нейтронов

Изобретение относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, и предназначено для применения в аппаратуре элементного анализа вещества на основе нейтронно-радиационных методов. В заявленном блоке излучателя нейтронов нейтронная трубка установлена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491669
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.05.2014
№216.012.bf55

Способ дистанционного обнаружения предметов в теле человека, под его одеждой и/или в багаже

Изобретение относится к способам и системам дистанционного обнаружения опасных предметов в теле человека, под его одеждой и/или в багаже. Достигаемый технический результат - дистанционный контроль контролируемого пространства на обнаружение контролируемых предметов. Указанный результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514730
Дата охранного документа: 10.05.2014
27.06.2014
№216.012.d8a6

Устройство для дистанционного обнаружения в контролируемом пространстве предметов в теле человека, под его одеждой и/или в багаже

Изобретение относится к устройствам и системам дистанционного обнаружения в контролируемом пространстве объектов и предметов (оружия, взрывчатки и наркотиков), спрятанных в теле человека, под его одеждой либо в его багаже, при массовом скоплении людей или их потоке. Устройство для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521240
Дата охранного документа: 27.06.2014
10.01.2015
№216.013.1b46

Нанокомпозитный материал на основе минеральных вяжущих

Изобретение относится к области композиционных материалов на основе минеральных вяжущих, таких как портландцемент, глиноземистый цемент, магнезиальные и фосфатные вяжущие, известь, гипс или их смеси, наполненных минеральными наполнителями, включающими фракции углеродных наночастиц. Оно может...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538410
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.03.2015
№216.013.3184

Защитная метка

Предлагается защитная метка, содержащая слой со скрытым поляризационным изображением и отражающий слой, при этом в слое со скрытым поляризационным изображением выполнены изотропные и анизотропные области, слой со скрытым поляризационным изображением представляет собой дихроичный поляризатор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544144
Дата охранного документа: 10.03.2015
20.05.2015
№216.013.4d65

Модифицированное гальваническое серебряное покрытие и способ его изготовления

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в радиотехнике и электротехнике. Покрытие равномерно по всему объему серебра содержит астралены в количестве от 0,005 мас % до 0,5 мас %. Способ включает электрохимическое осаждение серебра из электролита серебрения в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551327
Дата охранного документа: 20.05.2015
Показаны записи 1-10 из 24.
27.01.2013
№216.012.1fe9

Комплексная добавка к автомобильным бензинам

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии и может быть использовано для изготовления комплексной добавки к бензину. Комплексная добавка в автомобильный бензин вводится до 10 мас.% и представляет собой в мас.%: монометиланилин 15-18, метилбензоат 5-6, спирты в сумме 20-40, эфиры в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473670
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.03.2013
№216.012.3123

Сульфоаддукт нанокластеров углерода и способ его получения

Изобретение относится к сульфоаддукту нанокластеров углерода, представляющему собой растворимую в полярных растворителях фракцию продукта взаимодействия размолотого каменноугольного пека с серной кислотой с последующим отмыванием непрореагировавшей кислоты водой. Полученный продукт может быть...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478117
Дата охранного документа: 27.03.2013
20.04.2013
№216.012.37f3

Контейнер для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива

Изобретение относится к контейнерам для длительного хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива. Контейнер содержит корпус, включающий стакан с днищем и герметичным перекрытием внутренней полости стакана. Стакан снабжен наружной оребренной оболочкой, которая установлена соосно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479876
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.08.2013
№216.012.6399

Способ очистки сепараторов газоперекачивающих станций и устройство для его реализации

Изобретение относится к технологии очистки твердых поверхностей от органических загрязнений и может быть использовано для очистки сепараторов газоперекачивающих станций мультипликационного типа, предназначенных для очистки природного газа от механических примесей при транзите по магистральным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491134
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.08.2013
№216.012.65b0

Блок излучателя нейтронов

Изобретение относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, и предназначено для применения в аппаратуре элементного анализа вещества на основе нейтронно-радиационных методов. В заявленном блоке излучателя нейтронов нейтронная трубка установлена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491669
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.05.2014
№216.012.bf55

Способ дистанционного обнаружения предметов в теле человека, под его одеждой и/или в багаже

Изобретение относится к способам и системам дистанционного обнаружения опасных предметов в теле человека, под его одеждой и/или в багаже. Достигаемый технический результат - дистанционный контроль контролируемого пространства на обнаружение контролируемых предметов. Указанный результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514730
Дата охранного документа: 10.05.2014
27.06.2014
№216.012.d8a6

Устройство для дистанционного обнаружения в контролируемом пространстве предметов в теле человека, под его одеждой и/или в багаже

Изобретение относится к устройствам и системам дистанционного обнаружения в контролируемом пространстве объектов и предметов (оружия, взрывчатки и наркотиков), спрятанных в теле человека, под его одеждой либо в его багаже, при массовом скоплении людей или их потоке. Устройство для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521240
Дата охранного документа: 27.06.2014
10.01.2015
№216.013.1b46

Нанокомпозитный материал на основе минеральных вяжущих

Изобретение относится к области композиционных материалов на основе минеральных вяжущих, таких как портландцемент, глиноземистый цемент, магнезиальные и фосфатные вяжущие, известь, гипс или их смеси, наполненных минеральными наполнителями, включающими фракции углеродных наночастиц. Оно может...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538410
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.03.2015
№216.013.3184

Защитная метка

Предлагается защитная метка, содержащая слой со скрытым поляризационным изображением и отражающий слой, при этом в слое со скрытым поляризационным изображением выполнены изотропные и анизотропные области, слой со скрытым поляризационным изображением представляет собой дихроичный поляризатор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544144
Дата охранного документа: 10.03.2015
20.05.2015
№216.013.4d65

Модифицированное гальваническое серебряное покрытие и способ его изготовления

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в радиотехнике и электротехнике. Покрытие равномерно по всему объему серебра содержит астралены в количестве от 0,005 мас % до 0,5 мас %. Способ включает электрохимическое осаждение серебра из электролита серебрения в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551327
Дата охранного документа: 20.05.2015
+ добавить свой РИД