СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО РАДИОПОГЛОЩАЮЩЕГО МАТЕРИАЛА И РАДИОПОГЛОЩАЮЩИЙ МАТЕРИАЛ, ПОЛУЧЕННЫЙ ЭТИМ СПОСОБОМ
METHOD OF PRODUCING MULTILAYER RADAR ABSORBENT MATERIAL AND RADAR ABSORBENT MATERIAL PRODUCED USING SAID METHOD

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, биологической защиты от влияния радиоизлучений, создаваемых различными научными и бытовыми приборами, снижения радиолокационной заметности различных объектов и т.д.
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. В первой группе находятся ПЭВ с геометрическими неоднородностями. Они могут иметь разнообразную форму: конусообразную, пирамидальную, клиновидную, шахтного типа и т.д. (Ю.К.Ковнеристый, И.Ю.Лазарев, А.А.Раваев. Материалы, поглощающие СВЧ-излучения. М.: Наука, 1982, с.84-85; Островский О.С., Одаренко Е.Н., Штатько А.А. Защитные экраны и поглотители электромагнитных волн. ФИП, 2003, т. 1, №2, с.161-173).
Настоящее техническое решение относится к многослойным ПЭВ второй группы.
Известен двухслойный поглотитель электромагнитных волн (Великанов В.Д. и др. Радиотехнические системы в ракетной технике. М.: Воениздат, 1974, с.230-236), состоящий из диэлектрического слоя и резистивной пленки.
Основным недостатком поглотителя является очень узкая полоса частот. Полоса частот несколько расширяется путем дополнительного диэлектрического слоя, но дальнейшее расширение приводит к значительному росту весовых характеристик поглотителя. Диапазон частот может быть увеличен путем создания вместо резистивной пленки двумерных решеток из диполей, параллельных вектору электрического поля. Однако создание таких поглотителей не является технологичным, кроме того их масса и габариты велики.
Известен поглотитель электромагнитных волн и способ его изготовления, состоящий из двух диэлектрических слоев и расположенных на внешней поверхности каждого слоя решетки резонансных элементов, отличающийся тем, что в него введены дополнительно N-2 слоя диэлектрика с решетками резонансных элементов (RU 2119216, 1998). Слои диэлектрика имеют переменную толщину, а резонансные элементы выполнены в виде крестообразных диполей, колец или эллипсов. Способ реализуют следующим образом. На металлическую подложку наносят методом напыления или окраски слой диэлектрика, на котором формируют решетку резонансных элементов, например в виде колец, диполей или эллипсов в заданном количестве. Затем на структуру наносят второй слой диэлектрика и снова формируют решетку резонансных элементов. Данные операции повторяют N раз и на последнюю решетку наносят защитный слой диэлектрика толщиной до 3 мм.
Основным недостатком предложенного технического решения является значительные весовые характеристики поглотителя и сложная технология его производства.
Известно радиопоглощающее покрытие, способ получения и управления его свойствами, в котором радиопоглощающее покрытие содержит 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, отличающийся 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:
n
э
ZК=-КN,
n
э
где К - расчетный коэффициент поглощения ЭМВ радиопоглощающего покрытия; К - эмпирический коэффициент поглощения ЭМВ, учитывающий соотношение компонентов наносимого радиопоглощающего материала и технологические условия нанесения этого материала; N - количество слоев радиопоглощающего материала (RU 2155420, 2000). Способ получения радиопоглощающего покрытия заключается в следующем. Смешивают тщательно латексный клей «Элатон» и магнитный наполнитель (порошкообразный феррит или карбонильное железо) в механическом смесителе. Через 7-15 минут смешения переводят смеситель в режим подмешивания, уменьшая скорость вращения мешалки на 75% от номинальной. Проверяют качество смеси и отсутствие сгустков, измеряя коэффициент поглощения ЭМВ в 9 точках с помощью специального устройства. Наносят три-четыре слоя толщиной 30-40 мкм каждый, просушивают при температуре 12-35°С в течение 10 минут. Измеряют коэффициент поглощения, сравнивают его с расчетным и снова наносят 3-4 слоя и просушивают их. Нанесение слоев радиопоглощающего материала заканчивают при достижении равенства величины коэффициента поглощения заданному значению по техническим условиям на радиопоглощающее покрытие.
Основными недостатками предложенного технического решения являются сложности определения размеров частиц магнитного наполнителя и соотношений компонентов, которые связаны с диапазоном частот подавляемого СВЧ-излучения и требуемой величиной коэффициента поглощения ЭМВ радиопоглощающим покрытием соответственно.
Известен радиопоглощающий материал из наполнителя, в качестве которого использован нанопорошок магнитного сплава НК-29 (Ni - 29.13%, Со - 17.51%, Fe - остальное) и связующее - поливинилбутироль (RU 2294948, 2006). Способ получения радиопоглощающего покрытия состоит в следующем. На металлическую пластину из сплава наносят покрытие, например толщиной 0.5 мм при соотношении наполнитель-связующее, равном 1:1. Производят сушку при температуре 25°С. На поверхности покрытия размещают константановые кольца заданного диаметра и вновь наносят слой покрытия той же толщины. Обрабатывают покрытие в магнитном поле. Это приводит к повышению уровня поглощения на 25-50%.
Основным недостатком материала, из которого изготавливают многослойное покрытие, является необходимость дополнительной обработки в магнитном поле. Кроме того, высокий коэффициент поглощения достигается при размещении между слоями колец из константановой проволоки, что усложняет материал и технологию его изготовления.
Известно радиопоглощающее покрытие, состоящее из соединенных совулканизацией трех слоев резины, причем каждый слой наполнен ферритовым порошком, содержание которого меняется от 0 об.% в первом верхнем до 45 об.% плюс 10-15 об.% граленового волокна в третьем слое, и приклеенного четвертого слоя из намагниченной в мощных импульсных полях магнитотвердой резины, в котором установлены равномерно по всей толщине металлические или керамические магниты, занимающие 20-30% общей площади слоя и закрытые снаружи тонким резиновым слоем толщиной 0.5-0.7 мм (RU 2256984, 2005).
Недостатком этого технического решения является ограниченное применение (в качестве накидки на изделия, выполненные из магнитных материалов, в частности стали) и довольно сложная технология изготовления и намагничивания.
Известно радиопоглощающее покрытие и способ его получения, состоящее из основы - тканого полотна, в котором один слой переплетенных арамидных высокомодульных нитей, например кевлара, связан с нанесенной на него методом магнетронного вакуумного или лазерного напыления пленкой из гидрогенезированного углерода, в которую внесено 50-80 мас.% ферромагнитных кластеров размером 0.05-2.0 мкм из кобальта или никеля (RU 2228565, 2004).
Недостатком известного технического решения является анизотропия и нестабильность поглощающих свойств, обусловленные существованием зазоров между слоями.
Известен улучшенный вариант радиопоглощающего покрытия, в котором нити выполнены из арамидных волокон или стекловолокна, причем направления переплетенных нитей в тканом полотне одного и другого слоев составляют угол 60-120°, при этом содержание частиц ферромагнитного материала в пленке, нанесенной на наружный слой, составляет 5 мас.%, а в слое, прилегающем к защищаемой поверхности - 85 мас.%, а сам ферромагнитный материал выбран из группы: Со, Ni, Fe, Sm, их сплавы, бариевый феррит, легированный РЗМ, Ni-Zn-феррит или Mn-Zn-феррит с присадкой титана (RU 2370866, 2009).
Недостатком этого технического решения является сложная технология изготовления радиопоглощающего покрытия.
Подобное техническое решение представлено в патенте «Электромагнитное поглощающее покрытие (RU 2363714, 2009) и статье (Луцев Л.В., Николайчук Г.А., Петров В.В., Яковлев С.В. Многоцелевые радиопоглощающие материалы на основе магнитных наноструктур: получение, свойства и применение. Нанотехника, 2008, №2, с.37-41). Это покрытие содержит два и более слоев кевлара с нанесенной на нее поглощающей пленкой и отличается тем, что на кевлар с двух сторон нанесена пленка, причем на один слой ткани пленка из напыленного феррита с вкрапленными в него наноразмерными кластерами никеля или кобальта, а на другой слой ткани пленка из напыленного гидрогенизированного углерода с вкрапленными в него такими же металлическими кластерами, при этом слои чередуются таким образом, чтобы концентрация ферромагнитных кластеров в пленках соседних слоев была разной - в одном низкая (40-60 ат.%), во втором высокая (60 80 ат.%).
Кроме наночастиц никеля и кобальта используют также наночастицы хрома, однако в этом случае возникает анизотропия поглощения (Николайчук Г.А., Петров В.В., Яковлев С.В., Луцев Л.В. Радиопоглощающие материалы на основе наноструктур. Нанотехника, 2009, №1, с.41-45).
Основным недостатком этого технического решения является сложная технология изготовления радиопоглощающего покрытия.
Известен многоступенчатый широкополосный интерференционный поглотитель высокочастотных ЭМВ, содержащий отражающий основной слой, на котором расположены, по крайней мере, еще два слоя (US Patent 3680107, 1972). Основной отражающий слой металлический. Соседний слой включает массу, материал которой выбран из группы, включающей полимеры (перечислено 16 видов) и наполнитель, который является ферромагнетиком, например железом. Кроме того, он может быть выбран из группы металлов, включающей Al, Be, Zn, Сu, Mn, Cd, Cr, Мо или различных соединений, а также графита. Выбор материалов определяется, в частности, тем, что общая электромагнитная толщины покрытия должна быть равна λ/2, где λ - средняя длина волны в полосе частот.
Основным недостатком этого технического решения являются сложные составы композиции, высокие весовые характеристики покрытия и сложная технология приготовления покрытия, предусматривающая равномерное смешение различных по плотности компонентов.
Известна тонкая стенка, поглощающая электромагнитную волну в широком интервале частот, состоящая из слоя ферроэлектрического материала, слоя ферромагнитного ферритного материала и металлической пластины (US Patent 3737903, 1973). Щель между двумя слоями заполнена диэлектрическим материалом - пеной из полистирола с графитовым порошком. Электрофизические параметры слоев согласованы между собой.
Основным недостатком этого технического решения являются сложный состав и технология изготовления таких поглотителей.
Известен поглотитель микроволнового излучения из параллельно расположенных, соприкасающихся слоев диэлектрического материала с относительно высокой диэлектрической постоянной и магнитного материала с относительно высоким коэффициентом магнитной проницаемости (US Patent 4012738, 1977). Диэлектрический слой состоит из титаната бария, а магнитный - из ферромагнитных частиц, диспергированных в диэлектрической связке (биндере). Варианты предложения предусматривают использование в качестве диэлектрического материала алюминиевых чешуек (до 75 вес.%) в резиновой матрице, а магнитного материала - ферромагнитных частиц в неопрене. Предусмотрен также промежуточный слой с сотовой структурой.
При выполнении всех условий, отмеченных в 18 пунктах формулы этого технического решения, поглотитель представляет собой весьма сложную композицию, технология приготовления которой состоит из большого числа операций. Дополнительным существенным недостатком является узкополосность, присущая интерференционным покрытиям.
Известен поглотитель электромагнитных волн от очень высокой до ультравысокой частоты, состоящий из первой проводящей пленочной структуры, магнитной пленки, включающей резиновую пленку с ферритовыми керамическими частицами и второй проводящей пленки (US Patent 5179381, 1993). Содержание ферритных частиц в резиновой пленке равно или более 70 вес.%, их размер от 0.1 до 3 мм, сплавы, образующие ферриты, выбраны из группы: Ni-Zn и Mn-Zn. Толщина магнитной пленки составляет от 3 до 30 мм. Вторая проводящая пленка выполнена из металлического текстиля. Структура первой проводящей пленки включает отдельную проводящую пленку из резины, содержащей углеродные частицы, проводящее вещество содержит проводящий металлический порошок (медь, никель, алюминий или железо), а также проводящий сплав, металлические и углеродные волокна.
Основным недостатком этого технического решения являются очень сложные составы композиции и технология изготовления поглотителя, предусматривающая изготовление пленок с металлическими или углеродными волокнами.
Известна широкополосная аппаратура для поглощения электромагнитных волн, состоящая из первого ферритного слоя, диэлектрического слоя с низким значением диэлектрической постоянной и магнитного слоя с низкой магнитной проницаемостью, расположенных внахлест на плоской отражающей поверхности (US Patent 5296859, 1994).
Недостатком этого технического решения являются большие толщины поглощающих слоев и низкие частоты (не выше 2500 МГц).
0.6
0.34
2.61
4
0.3
0.7
2
4
Известен слоевой поглотитель электромагнитных волн, состоящий по крайней мере из двух поглощающих ферритных слоев: MnZnFeO и NiZnFeO, присоединенных друг к другу, и металлической пластины (US Patent 5323160, 1994).
2
3
Известен широкополосный поглотитель электромагнитных волн, состоящий из спеченного феррита, на границах зерен которого находятся прослойки СuО-FeО (US Patent 5446459, 1995).
Основным недостатком этих технических решений является использование для поглощения ферритов со структурой шпинели, которые обеспечивают более низкие дисперсионные частоты, чем гексаферриты. В результате частоты поглощения не превышают 1000 МГц.
Известен радиопоглощающий материал, состоящий из первого слоя пористого эластичного материала, например полиуретана, связанного со вторым слоем пористого эластичного материала с наполнителем - проводящими частицами, например частицами графитовой пудры или углеродного материала, которые смешаны с металлическими частицами (US Patent 6231794, 2001).
Недостатком этого технического решения является низкая механическая прочность материала и довольно сложная технология получения второго слоя с наполнителем.
Известен поглотитель электромагнитных волн, представляющий собой первый ферритовый лист заданной толщины (3-5 мм), прикрепленный к металлической пластине, отражающей электромагнитные волны, второй более тонкий (1-2 мм) ферритовый лист и диэлектрическое средство заданной толщины (от 10 до 30 мм), локализованное между первым и вторым ферритовыми листами (ЕР 0828313, 1998). Диэлектрическое средство является воздухом, вспененной резиной или материалом с волокнами.
Основным недостатком этого технического решения являются большая толщина (в примерах 21-26 мм) и высокая хрупкость материала.
Известен широкополосный поглощающий электромагнитные волны материал, содержащий первый слой проводящего материала, прилежащий к нему второй слой, содержащий магнитный материал из частиц оксида металла в матрице из связки и прилежащий к нему третий слой, содержащий частицы магнитного материала в матрице из биндера (US Patent 5770304, 1998). Второй слой имеет толщину от 1.8 до 3.6 мм, а третий - от 0.2 до 1.1. мм. Оксиды металла выбраны из группы, содержащей ферриты на основе систем Mn-Zn, Ni-Zn, Mn-Mg-Zn, Mn-Cu-Zn, а также Li, Ba или Sr-ферриты. Предложенный материал может поглощать от 75 до 94% электромагнитных волн в интервале частот от 1.9 до 60 ГГц.
Основным недостатком технического решения является сложный набор различных материалов разного вида (нити, пленки, частицы), которые трудно связать друг с другом, особенно при малых толщинах.
12
19
Известен материал, поглощающий электромагнитные волны и состоящий из нескольких скрепленных между собой слоев гексагональных ферритов различного состава (Amin M.B., James J.R. Techniques for utilization of hexagonal ferrites in radar absorbers. Part 1. Broadband planar coating / The Radio and Electronic Engineer. Vol.51, №5, pp.209-218. May 1981). Основная структура гексагонального феррита соответствует формуле AFeO, где А - ион Ва, Sr или Рb.
Компьютерное моделирование и экспериментальные данные показывают, что варьируя толщины и химический состав слоев феррита, можно значительно уменьшить коэффициент отражения и расширить полосу частот, то есть существенно изменить характеристики отражения и использовать набор слоев феррита различного химического состава в качестве эффективного поглотителя электромагнитных волн.
Основным недостатком технического решения является использование набора ферритов различного химического состава, что усложняет процесс изготовления многослойного материала, так как технология получения феррита каждого отдельного состава включает много операций и является длительной.
Наиболее близким техническим решением является способ получения радиопоглощающего материала и радиопоглощающий материал, полученный этим способом, включающий механическую обработку оксидного гексагонального ферримагнетика с W-структурой и его смешение с эпоксидной смолой (RU 2382804, 2010). Механическую обработку ферримагнетика осуществляют в механоактиваторе в течение 30-300 с при факторе энергонапряженности 20-40 g, а смешение проводят при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксидный гексагональный ферримагнетик с W-структурой - 70-91; эпоксидная смола - 9-30.
При реализации этого технического решения частотный интервал поглощаемых электромагнитных волн оказался недостаточно широким, так, например, на уровне R=-7 дБ и толщине слоя 0.3 см он изменяется от 5.1 ГГц до 10.7 ГГц при увеличении содержания магнитного наполнителя в интервале 65-90% (табл.1). При этом на уровне R=-10 дБ и степени наполнения р=65-90% он изменяется от 1.9 до 8.6 ГГц.
Задачей предлагаемого изобретения является расширение частотного интервала электромагнитных волн, поглощаемым ферритным материалом, состоящим из порошка оксидного гексагонального ферримагнетика и связующего.
1
2
3
N
Задача решается тем, что после изготовления любым способом, например спеканием из смеси оксидов порошка гексагонального ферримагнетика, порошок разделяют на N-партий, каждую из которых в отдельности подвергают механической обработке в механоактиваторе при факторе энергонапряженности 20-40 g, в течение времени, необходимого для достижения условия, когда магнитная проницаемость µ>µ>µ…>µ, где 1, 2, 3, N соответствуют номеру слоя, затем проводят смешение порошка каждой партии с эпоксидной смолой при соотношении компонентов, мас.%:
оксидный гексагональный ферримагнетик
65-90
эпоксидная смола
10-35,
после чего слой из первой партии порошка соединяют с металлической подложкой и к нему последовательно присоединяют слои из других партий порошка.
Механическая обработка оксидного гексагонального ферримагнетика при факторе энергонапряженности ниже 20 g и продолжительности обработки менее 30 с не приводит для одного слоя к заметному изменению интервала частот. Увеличение фактора энергонапряженности выше 40 g и продолжительности обработки более 300 с приводит к росту энергозатрат при получении материала, при этом интервал частот электромагнитных волн уменьшается.
Известно, что ферритовые поглотители электромагнитных волн (ПЭВ), у которых поглощение электромагнитной волны осуществляется, главным образом, за счет магнитных потерь, имеют обычно оптимальный с точки зрения соотношения: толщина, вес, стоимость - коэффициент отражения, интервал толщин 0.6-1.2 см, что позволяет создать 2-4 слоя толщиной 0.3 см или 1-3 слоя толщиной 0.4 см. С учетом этого и данных таблицы 2, где представлена статическая магнитная проницаемость отдельных слоев, состоящих из эпоксидной смолы и наполнителя - механически обработанного в течение разного времени порошка феррита, в зависимости от степени наполнения, количественное соотношение магнитного наполнителя и связующего в многослойном поглотителе определяется следующими соображениями. При концентрации магнитного наполнителя, равной 65%, продолжительности механической обработки 30 с и энергонапряженности 30 g нанесение двух, трех или четырех слоев толщиной 0.3 см (табл.1) приводит к небольшому сужению интервала частот при R=-7 дБ и слабому повышению этой величины при R=-10 дБ. При тех же условиях механической обработки и степени наполнения для случая нанесения четырех слоев по 0.4 см интервал частот при R=-7 дБ увеличивается почти в три раза с 4.1 ГГц до 11.8 ГГц, при R=-10 дБ слабое уширение интервала частот по сравнению со случаем нанесения одного слоя сохраняется (табл.3). Это позволяет выбрать содержание наполнителя, равное 65%, в качестве нижней граничной величины. Что касается верхней границы величины содержания наполнителя (90%), то дальнейшее повышение этой величины приводит к возникновению технологических трудностей, обусловленных значительной агломерацией частиц наполнителя в процессе смешения и последующего нанесения слоев.
Радиопоглощающий материал получают следующим образом.
0.5
0.5
2
16
27
Порошок оксидного гексагонального ферримагнетика с W-структурой - гексаферрита Ba(CoZn)FeO), полученного промышленным способом - спеканием из смеси оксидов (Рабкин Л.И., Соскин С.А., Эпштейн Б.Ш. Технология ферритов. М-Л.: Госэнергоиздат, 1968, с.76), подвергают механической обработке в планетарной мельнице в течение 30, 60, 90 и 150 с при факторе энергонапряженности 30 g.
По данным рентгеноструктурного анализа (дифрактометр Shimadzu XRD 6000), обработанных с использованием программы полнопрофильного анализа POWDER CELL 2.5, размер областей когерентного рассеяния (размер зерен) составляет 90-120 нм. Полученный порошок смешивают с полимерньм связующим - эпоксидной смолой в соотношениях, указанных в таблицах 1 и 3.
Измерения комплексных магнитной и диэлектрической проницаемостей проводят на универсальном широкополосном комплексе на основе векторного анализатора цепей PNA 8363В фирмы Agilent Technologies. В качестве измерительной ячейки используют резонаторы, построенные из волноводных элементов стандартных измерительных линий.
Коэффициент отражения для однослойного поглотителя рассчитывают по формуле (Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. Наука, 1973, с.15-17):
bx
, где Z=iZtg(kd), , .
Полученные результаты в сравнении с таковыми для прототипа приведены в таблицах 1-4.
1
3
4
N
В таблице 2 представлены результаты измерения статической магнитной проницаемости отдельных слоев, состоящих из эпоксидной смолы и порошка феррита, обработанного в механоактиваторе МПВ (планетарной мельнице). Поскольку эпоксидная смола диэлектрик, эта величина определяется только содержанием наполнителя - порошка феррита. Продолжительность механической обработки порошка феррита выбрана так, чтобы выполнялось соотношение µ>µ>µ>…µ, указанное в формуле изобретения (табл.1).
После нанесения покрытия толщиной 1.2 см, состоящего из четырех слоев толщиной 0.3 см с содержанием наполнителя 75% интервал частот на уровне R=-7 дБ увеличивается с Δf=7.2 ГГц до Δf=14.3 ГГц по сравнению с покрытием из одного слоя. При дальнейшем повышении содержания наполнителя в слоях этот результат реализуется при меньшем числе слоев, так при содержании наполнителя 85% и 90% достаточно нанести три и два слоя соответственно, что существенно уменьшает толщину и вес поглотителя. Такие же результаты получены для толщины слоя 0.4 см (табл.3).
Необходимо отметить способность поглотителя увеличивать интервал частот при других значениях коэффициента отражения. Так при значении R=-10 дБ нанесение 4 слоев толщиной 0.3 см с содержанием наполнителя 85% или 95% и разным временем механической обработки приводит к расширению интервала частот по сравнению с одним слоем с Δf=8.5-8.6 ГГц до Δf=10.1 и 14.3 ГГц соответственно (табл.1). Еще лучший результат получен для толщины слоя 0.4 см (табл.3).
1
2
3
n
Вариация числа слоев с различным содержанием наполнителя при условии µ>µ>µ>…µ практически приводит к тем же результатам, однако расширение интервала частот в этом случае меньше, чем при вариации числа слоев с одним и тем же содержанием наполнителя, но обработанных механически в течение разного времени. Так, например, при использовании для поглощения электромагнитных волн двух слоев с содержанием наполнителя 90% и 85%, обработанных в течение 30 с, интервал частот при R=-7 дБ Δf=10.7 ГГц, тогда как при содержании наполнителя, равного 90%, но продолжительности обработки одного слоя, равной 30 с, а другого 60 с Δf=17.9 ГГц (табл.4).
1
2
3
n
Такая ситуация реализуется и в случае использования трех и четырех слоев. Важно, чтобы во всех случаях выполнялось условие µ>µ>µ>…µ, выполнение этого условия при нанесении многослойного покрытия приводит к существенному расширению интервала частот по сравнению с прототипом.
Таким образом, многослойный радиопоглощающий материал имеет более широкий интервал частот, чем однослойный, и может быть использован для создания эффективных радиопоглощающих покрытий.
Способ получения многослойного радиопоглощающего материала и радиопоглощающий материал, полученный этим способом, полностью исключает применение химических методов и дорогостоящего сырья, включает только термическое воздействие и непродолжительную обработку порошка феррита в механоактиваторе и приводит к существенному улучшению характеристик поглощения.
Влияние содержания наполнителя и числа слоев на интервал частот (толщина слоя 0.3 см, энергонапряженность 30 g)
Таблица 1
Содержание наполнителя p, %
Число слоев/µ*
Интервал частот, Δf, ГГц, на уровне R=-7 дБ
Интервал частот, Δf, ГГц, на уровне R=-10 дБ
Средняя частота, f<sub>o</sub>, ГГц, в рабочем интервале
65
1/µ<sub>1</sub>
5.1
1.9
11.0
2/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>
5.0
3.0
17.0
3/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>
4.4
2.9
10.8
4/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>>µ<sub>4</sub>
3.1
1.8
7.8
70
1/µ<sub>1</sub>
6.4
4.0
10.8
2/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>
5.2
3.3
17.3
3/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>
5.0
3.1
10.6
4/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>>µ<sub>4</sub>
5.1
2.6
13.0
75
1/µ<sub>1</sub>
7.2
5.3
10.5
2/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>
5.4
4.8
17.5
3/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>
7.3
3.5
11.5
4/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>>µ<sub>4</sub>
14.3
2.3
12.0
80
1/µ<sub>1</sub>
8.7
7.5
9.6
2/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>
6.0
3.9
17.5
3/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>
13.5
4.3
12
4/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>>µ<sub>4</sub>
14.7
3.6
12.0
85
1/µ<sub>1</sub>
9.7
8.5
9.2
2/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>
9.7
3.4
5.5
3/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>
14.8
5.6
12.0
4/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>>µ<sub>4</sub>
15.3
10.1
12.0
90
1/µ<sub>1</sub>
10.7
8.6
9.0
2/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>
17.9
3.4
9.0
3/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>
17.8
9.5
9.0
4/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>>µ<sub>4</sub>
15.9
14.3
11.0
µ* -необходимо выбирать из таблицы 2
Статическая магнитная проницаемость µ слоев, состоящих из эпоксидной смолы и наполнителя в зависимости от содержания наполнителя, р продолжительность обработки (энергонапряженность 30 g, толщина слоя 0.3 см)
Таблица 2
Номер слоя
Продолжительность обработки
µ
Содержание наполнителя в слое, р, %
90
85
80
75
70
65
1
30
µ<sub>1</sub>
5.10
4.04
3.20
2.54
2.26
2.01
2
60
µ<sub>2</sub>
2.19
1.96
1.75
1.56
1.48
1.40
3
90
µ<sub>3</sub>
2.03
1.84
1.66
1.50
1.47
1.36
4
150
µ<sub>4</sub>
1.57
1.47
1.38
1.29
1.25
1.21
Таблица 3
Влияние содержания наполнителя и числа слоев на интервал частот (толщина слоя 0.4 см, энергонапряженность 30 g)
Содержание наполнителя, р, %
Число слоев/µ*
Интервал частот, Δf, ГГц, на уровне R=-7дБ
Интервал частот, Δf, ГГц, на уровне R=-10дБ
Средняя частота, f<sub>o</sub>, ГГц, в рабочем интервале
65
1/µ<sub>1</sub>
4.1
1.8
8.0
2/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>
4.8
2.9
12.9
3/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>
3.9
1.8
13.6
4/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>>µ<sub>4</sub>
11.8
1.6
13.0
70
1/µ<sub>1</sub>
4.7
2.8
7.9
2/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>
5.4
3.0
12.7
3/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>
9.7
2.3
10.7
4/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>>µ<sub>4</sub>
15.4
1.9
12.0
75
1/µ<sub>1</sub>
5.5
3.0
7.6
2/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>
5.8
3.0
12.5
3/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>
10.2
2.4
10.5
4/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>>µ<sub>4</sub>
14.6
2.2
12.0
80
1/µ<sub>1</sub>
6.6
5.3
7.2
2/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>
8.0
2.1
12.0
3/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>
15.1
2.9
12.5
4/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>>µ<sub>4</sub>
15.9
2.8
12.0
85
1/µ<sub>1</sub>
7.7
4.2
7.0
2/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>
13.2
0.6
9.0
3/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>
15.7
5.7
12.0
4/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>>µ<sub>4</sub>
15.5
9.4
11.0
90
1/µ<sub>1</sub>
8.7
3.5
7.0
2/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>
13.7
2.7
9.0
3/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>
16.4
8.2
11.5
4/ µ<sub>1</sub>>µ<sub>2</sub>>µ<sub>3</sub>>µ<sub>4</sub>
16.7
15.7
11.5
µ* - необходимо выбирать из таблицы 2
Таблица 4
Влияние вариации числа слоев и содержания наполнителя на интервал частот (толщина слоя 0.3 см, энергонапряженность 30 g)
Продолжительность механической обработки, с
Содержание наполнителя, %
Число слоев
Интервал частот, Δf, ГТц, на уровне R=-7 дБ
Интервал частот, Δf, ГГц, на уровне R=-10 дБ
Средняя частота, f<sub>o</sub>, ГГц, в рабочем интервале
30
90
1
10.7
8.6
9.0
90+85
2
10.7
3.6
7.0
90+85+80
3
10.3
0
9.0
90+85+80+75
4
13.4
0
10.5
90+85+80+75+65
5
15.1
1.2
10.5
60
90
1
10.3
4.9
9.0
90+85
2
17.2
3.9
10.0
90+85+80
3
8.6
1.5
10.0
90+85+80+75
4
11.9
1.5
10.5
90+85+80+75+65
5
13.7
1.4
11.0
90
90
1
7.6
4.8
8.7
90+85
2
8.1
3.9
12.0
90+85+80
3
11.8
3.6
12.0
90+85+80+75
4
14.0
1.8
13.0
90+85+80+75+65
5
15.1
1.8
9.0
150
90
1
7.5
3.5
8.4
90+85
2
6.1
3.9
10.5
90+85+80
3
11.4
2.8
11.0
90+85+80+75
4
12.0
2.8
11.0
90+85+80+75+65
5
12.8
1.5
11.0