Brevet FR2668306A1 — publié le 19920424

Revêtement de surface absorbant les micro-ondes électromagnétiques, procédé d'application de ce revêtement, et objets comportant application de ce revêtement. L'invention est relative à un revêtement de surface absorbant les ondes électromagnétiques du domaine des -micro-ondes, notamment à un revêtement de surface absorbant les ondes radar sur une large bande de fré quence, et destiné à être appliqué sur une surface électriquement conductrice, par exemple métallique. L'invention s'applique à=la réalisation d'écrans radar constitués par une surface conductrice sur laquelle est appliqué le revêtement de surface absorbant, une telle application se rencontrant, notamment, sur les aérodromes.pour supprimer les échos radar parasites engendrés par les installations au sol. L'invention s'applique également- à la réduction de la surface équivalente radar de cibles diverses (avions, hélicoptères, missiles, chars, bateaux) par diminution des échos spéculaires et absorption des ondes de surface. Les matériaux absorbant les micro-ondes connus à'ce jour sont généralement constitués par une base durcissable conférant au matériau ses propriétés mécaniques, variables suivant son utilisation, et une charge répartie au sein de la base et absorbant les micro-ondes. La base peut être constituée par une gomme naturelle, un silicone, une résine néoprène ou polyuréthanne, et la charge peut être constituée-par une poudre de matériau ferrimagnétique. Les matériaux ferrimagnétiques utilisés sont de diverses natures en fonction de la bande de fréquence d'utilisation du matériau absorbant ; on peut utiliser des mélanges de divers matériaux ferrimagnétiques pour élargir la bande de fréquence d'utilisation. Les matériaux absorbants ainsi constitués présentent une constante magnétique élevée et des pertes magnétiques importantes, de sorte que l'énergie qui pénètre dans le matériau est absorbée et transformée en chaleur. Cependant, ces matériaux absorbants présentent deux inconvénients majeurs à prendre en considération, notamment pour les applications aéronautiques - leur masse par unité de surface est importante, - leur performance se dégrade à haute température ; en effet, au-dessus d'une certaine température (2000C à 3000C suivant le type de matériau ferrimagnétique), il se produit un changement de phase par lequel les charges utilisées perdent leurs propriétés magnétiques. Pour remédier à ces deux inconvénients,il faut donc éviter l'utilisation de matériaux ferrimagnétiques. Selon l'invention, le revêtement de surface absorbant les ondes électromagnétiques est constitué par une base jouant le rôle de liant et conférant au revêtement ses propriétés mécaniques, et par une charge absorbant les micro-ondes, et il est caractérisé par le- fait que la charge est constituée d'un mélange de corps conducteurs creux et de corps isolants creux, la dimension moyenne des corps conducteurs creux étant comprise entre le centième et le cinquiène de la longueur d'onde à absorber et leur paroi présentant une épaisseur inférieure l'épaisseur de peau à la fréquence des ondes considérées. L'épaisseur de peau caractérise la pénétration d'une onde électromagnétique à haute fréquence à l'intérieur dlun matériau conducteur, et, dans le domaine des microondes, cette épaisseur est de quelques microns pour des matériaux métalliques. La dimension moyenne des corps conducteurs creux est donc choisie en fonction de la bande de fréquence à absorber. La présence de ces corps isolants creux parmi des corps conducteurs creux permet de diminuer la constante diélectrique du revêtement en lui ajoutant de l'air. Suivant une forme de réalisation, la charge est constituée par des corps conducteurs creux et des corps-isolants creux, le diamètre moyen des corps conducteurs creux étant compris entre 40 et 150 microns et leur paroi présentant une épaisseur de l'ordre du micron. Grâce à la très faible épaisseur des parois inférieures à ltépaisseur de peau, le champ électromagnétique peut pénétrer à l'intérieur des corps conducteurs, le champ magnétique induisant alors des courants dans les parois, et l'énergie se trouvant dissipée par effet Joule. Le revêtement est donc particulièrement efficace sur les surfaces conductrices près desquelles la composante magnétique des ondes électromagnétiques prend toujours sa valeur: maximale. Avantageusement, on fait comporter au revêtement des corps isolants creux mélangés aux corps conducteurs creux dans des proportions de 20% à 50% en masse. Les corps conducteurs creux peuvent être constitués par des microsphères de carbone. Les corps isolants creux peuvent être constitués par des microsphères de résine phénolique ou de verre. Les dimensions des corps isolants creux peuvent être les mêmes, ou peuvent avoir le même ordre de grandeur que les dimensions des corps conducteurs creux. Le revêtement peut être réalisé avec des corps conducteurs creux de mêmes dimensions, ou avec des corps conducteurs creux de dimensions, notamment de diamètre, différentes. La base conférant au revêtement ses propriétés mécaniques peut être constituée par un vernis cellulosique, un vernis céramique ou une résine époxyde. En général, en raison de la fragilité relative des microsphères, on réalisera le revêtement absorbant par projection en couches alternées de la base et de la charge sur la surface à recouvrir. Le revêtement peut se présenter sous forme de feuilles encollables réalisées par projection ou obtenues par injection ou moulage. L'invention est donc relative à un procédé d'application du revêtement de surface ainsi constitué, lequel procédé consiste à projeter, simultanément ou quasi-simultanément sur la surface à revêtir, d'une part,la base au moyen d'un gaz comprimé à une pression fonction de la viscosité de ladite base,et, d'autre part, les corps conducteurs creux, mélangés de façon homogène avec les corps -isolants creux, au moyen d'un gaz comprimé à une pression comprise entre 200 2 et 500 g/cm , cette projection étant réalisée de façon à obtenir le nombre de couches permettant d'atteindre l'épaisseur de revêtement désirée, en respectant, le cas échéant, les délais de polymérisation de la base entre les différentes couches. L'invention concerne enfin les objets sur lesquels le revêtement conforme à l'invention a été appliqué sur tout ou partie de leur surface. L'invention consiste, mises à part les dispositions qui viennent d'être décrites, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. L'invention pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que du dessin ci-annexé,lesquels complément et dessin sont relatifs à des exemples et ne comportent aucun caractère limitatif. La figure unique de ce dessin représente des courbes montrant les propriétés absorbantes de différents revêtements conformes à l'invention. Le revêtement de surface est constitué par - une base formée par un vernis cellulosique ou une résine époxyde, - une charge comportant des corps conducteurs creux, notamment des microsphères de carbone, dont le diamètre moyen est compris entre 40 et 150 microns, et dont la paroi présente une épaisseur de l'ordre du micron. A cette charge sont mélangés, dans des proportions de 20% à 50% en masse, des corps isolants creux de dimensions analogues ou comparables, notamment des microsphères de résine phénolique ou de verre. La quantité de base utilisée est déterminée par la nécessité de maintenir ensemble les microsphères et de procurer au revêtement les propriété-s mécaniques requises. On va maintenant décrire quelques exemples de revêtements selon l'invention. Exemple I base : vernis cellulosique fabriqué par les Etablissements Meyer sous la référence 5112 charge : 80% en masse de microsphères de carbone, commer cialisées par General Technologies Corporation 20% en masse de microsphères de résine phénoli que commercialisées par REZOLIN sous la référence BJo/0930 épaisseur : 1,5mm 2 masse par unité de surfaceY 0,5 kg/m performances illustrées sur la Courbe C1 de la figure. Exemple 2 base : vernis cellulosique charge : 80% en masse de mlurospheres de carbone, 20% en masse de microsphères de résine phénolique, ces matériaux sont les mêmes que ceux indiqués dans l'exemple 1. épaisseur : 3 mm masse par unité de surface /J 1 kg/m2 performances illustrées sur la courbe C2 de la figure. Exemple 3 base : liant comprenant une résine époxyde AY103 et un durcisseur HY 951 fabriqués par CIBA GEIGY. charge : 80% en masse de microsphères de carbone, commercialisées par GENERAL TECHNOLOGIES CORPO RATION. 20% en masse de microsphères de verre fabriquées aux U.S.A. par FILLIT et RUNCORN et commercia lisées en France par la Compagnie Adriss. épaisseur : 3 mm masse par unité de surface ^~ 1 kg/m2 Couche de finition pour améliorer l'état de surface couche de résine époxyde AY103 et de microsphères de verre. performances illustrées sur la courbe C3 de la figure. Exemple 4 base : résine céramique, CERAMA BIND 52 commercialisée par la Société POLYTRONICS; charge : 50% en masse de microsphères de carbone (même matériau que celui indiqué dans l'exemple nO 3); 50% en masse de microsphères de verre (même matériau que celui indiqué dans l'exemple nO 3); épaisseur : 3 mm masse par unité de surface oJ1 1 kg/m2 Performances : ce revêtement peut tenir à haute tem pérature, de l'ordre de 6O00C, sans modification de ses performances. L'absorption obtenue est de 3 db entre 8 et 12 GHz, en moyenne. Sur la figure, on a représenté un graphique dans lequel, en abscisses, on a porté la fréquence en GHz, et en ordonnées on a porté l'efficacité d'absorption en dB. REVENDICATIONS 1.- Revêtement de surface absorbant les ondes électromagnétiques dans le domaine des micro-ondes, constitué par une base conférant au revêtement ses propriétés mécaniques et par une charge absorbant les micro-ondes, caractérisé par le fait que la charge est constituée par un melange de corps conducteurs creux et de corps isolants creux, la dimension moyenne des corps conducteurs creux étant comprise éntre le centième et le cinquième de la longueur d'onde absorbée et leur paroi présentant une épaisseur inférieure à l'épaisseur de peau à la fréquence des ondes considérées. 2.- Revêtement de surface selon la revendication I, caractérisé par le fait que la dimension moyenne des corps conducteurs creux est comprise entre 40 et 150 microns, leur paroi présentant une épaisseur de l'ordre du micron. 3.- Revêtement de surface selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la charge comprend des corps isolants creux mélangés aux corps conducteurs creux dans des proportions de 20% à 50% en masse. 4.- Revêtement de surface selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les dimensions des corps isolants creux sont les mêmes, ou du même ordre de grandeur, que les dimensions des corps conducteurs creux. 5.- Revêtement de surface selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la charge est constituée de corps conducteurs creux et de corps isolants creux, de dimensions, notamment de diamètre, différentes. 6.- Revêtement de surface selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les corps conducteurs creux sont constitués par des microsphères de carbone. 7.- Revêtement de surface selon l'une quelconque des-revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les corps isolants creux sont constitués -par des microsphères de résine phénolique ou de verre. 8.- Revêtement de surface selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la base est constituée par un vernis cellulosique ou céramique. 9.- Procédé d'applicatipn du revêtement de surface selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il consiste à projeter, simultanément ou quasi-simultanément sur la surface à revêtir, - d'une part, la base au moyen d'un gaz comprimé à une pression fonction de la viscosité de ladite base, - et, d'autre part , les corps conducteurs creux mélangés de façon homogène avec les corps isolants creux, au moyen dlun gaz comprimé à une pression comprise entre 200 et 2 500 g/cm cette projection étant réalisée de façon à obtenir le nombre de couches permettant d'atteindre l'épaisseur de revêtement désirée, en respectant,le cas échéant,les délais de polymérisation de la base entre les différentes couches. 10.- Objet, notamment objet métallique, caractérisé par le fait qu'il comporte, sur tout ou partie de sa surface, une application d'un revêtement de surface conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8.