ПОГЛОТИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области поглотителей электромагнитных волн, предназначенных для изготовления конструкций в виде сэндвич-панелей с обшивками из радиопрозрачных стеклопластиков для уменьшения мощности отражения зондирующих сигналов и экранирования внутреннего пространства в сверхвысокочастотном диапазоне.
Уровень техники
Известен ряд поглощающих электромагнитное излучение материалов на основе диэлектрического полимерного связующего и поглощающего электромагнитное излучение электропроводящего наполнителя в форме углеродного волокна (патенты РФ №№2410777, 2273925, 2275719).
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является радиопоглощающий материал с дополнительным защитным покрытием на основе полиуретана, включающий диэлектрическое связующее - пенополиуретан и поглощающий электромагнитное излучение электропроводный наполнитель - углеродное волокно в количестве 0,0003…0,005 об.% или науглероженое волокно в количестве 0,003…0,05 об.%. (патент РФ №2410777).
Недостатками материала прототипа являются его невысокие радиотехнические характеристики, а именно узкий диапазон рабочих частот от 8 до 13 ГГц, а также невозможность использования материала в качестве средств радиоэкранирования без применения металлической подложки.
В заявленном диапазоне частот величина коэффициента отражения прототипа при нормальном падении электромагнитной волны находится в пределах от минус 15,0 дБ до минус 18,0 дБ.
Раскрытие полезной модели
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение радиотехнических характеристик в интервале от 8,0 ГГц до 40,0 ГГц с одновременным приданием поглотителю свойств экранирования излучения.
Техническим результатом полезной модели является улучшение радиотехнических, массо-габаритных и технологических характеристик изделий за счет уменьшения уровней отражения и пропускания электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона, изготовленных с применением конструкций типа сэндвич-панелей с обшивками из радиопрозрачного стеклопластика.
Указанный выше технический результат достигается тем, что предложенный поглотитель электромагнитных волн, содержащий диэлектрическое связующее - пенополиуретан и поглощающее электромагнитное излучение электропроводящее углеродное волокно, выполнен в виде плоских панелей толщиной от 10,0 мм до 20,0 мм из жесткого пенополиуретана плотностью от 25 кг/м3 до 100 кг/м3 и поглощающей компоненты в виде резанного электропроводящего углеродного волокна с проводимостью 0,025…0,03 Ом/см. При этом концентрация углеродного волокна в поглотителе монотонно увеличивается от внешней поверхности к тыльной таким образом, что коэффициенты отражения и пропускания поглотителя имеют одновременно низкие значения в полосе частот от 8,0 ГГц до 40,0 ГГц.
Осуществление полезной модели
Заявляемый поглотитель электромагнитных волн получают методом вспенивания и выдержки реакционной смеси, образованной компонентами ППУ и резаного электропроводящего углеродного волокна, в специальных заливочных объемах с последующей продольной резкой полученных заготовок на панели заданной толщины.
Наилучший технический результат заявляемой полезной модели достигается при использовании ППУ Уремикс-402 ТУ 2254-325-32972176-01, ТИМПЕН-201 ТУ 2254-009-32962380-99 и углеродного волокна с удельным сопротивлением 0,025…0,03 Ом/см.
Выбор полимерной матрицы определяется требованиями по уровню механических и эксплуатационных нагрузок, предъявляемых к разрабатываемому изделию.
Установлено, что применение поглотителя электромагнитных волн в конструкции сэндвич-панелей с обшивками из радиопрозрачных стеклопластиков взамен традиционных пенопластов позволяет изготавливать элементы корпусов объектов наземного, воздушного или морского базирования с длительным сроком эксплуатации без существенной переработки традиционно используемых технологических процессов матричного или вакуумного формования.
Примеры осуществления.
Графики зависимости:
- коэффициента отражения (R) с металлической подложкой (Me) от частоты;
- коэффициента отражения (R) без металлической подложки (без Me) от частоты;
- коэффициента прохождения (Т) от частоты,
для образцов поглотителя электромагнитных волн толщиной d=5 мм (Фиг.1), 10 мм (Фиг.2), 15 мм (Фиг.3), 20 мм (Фиг.4), изготовленных на диэлектрическом связующем ППУ Уремикс-402, с нарезанным углеродным волокном длинной 5 мм и электрическим сопротивлением 0,025 Ом/см.
Основные физико-механические характеристики поглотителя электромагнитных волн на диэлектрическом связующем Уремикс-402 приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Физико-механические характеристики
Диэлектрическое  связующее
Значения показателей
Уремикс-402
- кажущаяся плотность 25-40 кг/м<sup>3</sup>;- напряжение сжатия при 10% деформации не менее 15 кПа;- теплопроводность 0,030 Вт/м К;*- объемная доля закрытых ячеек не менее 30%;*- диапазон рабочих температур от минус 70 до плюс 100°С*
Из приведенных данных видно, что заявляемое техническое решение имеет по сравнению с прототипом преимущество в ширине рабочей полосы частот и величине коэффициента отражения. Преимущество по величине коэффициента пропускания оценить не представляется возможным, поскольку прототип не предназначен для экранирования электромагнитного излучения.
Применение предлагаемой разработки позволит изготавливать объекты с низким уровнем отражения зондирующих сигналов, а также обеспечить экранирование внутреннего объема от излучения сверхвысокочастотного диапазона без увеличения затрат на их производство по сравнению с существующей технологией.