ПОРИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ С ВНЕДРЕННЫМИ НАНОЧАСТИЦАМИ, СПОСОБЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ

1. Изделие, содержащее:
а) полимерную основу, имеющую пористую структуру, и
б) внедренные в материал основы частицы магнитного или диэлектрического материала размером от 1 нм до 100 мкм, причем указанные частицы ориентированы посредством магнитного, электрического или электромагнитного излучения с образованием заданной объемной структуры, имеющей по меньшей мере один характеристический размер, который пропорционален длине волны или диапазону длин волн указанного магнитного, электрического или электромагнитного излучения.
2. Изделие по п.1, отличающееся тем, что частицы внедрены в материал основы таким образом, что они в основном располагаются на поверхности стенок пор.
3. Изделие по п.1, отличающееся тем, что частицы распределены внутри полимерной основы с заданным градиентом концентрации.
4. Изделие по п.1, отличающееся тем, что частицы ориентированы с образованием заданной структуры, которая определяется геометрией электрического, магнитного или электромагнитного поля, воздействию которого она подвергается в процессе изготовления.
5. Изделие по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что размер частиц составляет от 3 до 27 нм.
6. Изделие по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что указанный магнитный материал выбран из группы, включающей железо, кобальт, никель, хром, диспрозий, гадолиний или их сочетания.
2
4
7. Изделие по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что указанный магнитный материал выбран из группы, включающей редкоземельные и другие металлы, ферриты, такие как ферриты вида MFeO (где М=Mn, Ni, Cu), Ni-Zn ферриты, гексаферрит бария, железо-никелевые сплавы или их сочетания.
8. Изделие по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что указанный магнитный материал представляет собой металл переходной группы, выбранный из Ti, Sc, V, Cr, Mn, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Pd, Ag, Cd, Hf, Та, W, Re, Os, Ir, Pr, U, и Hg.
9. Изделие по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что указанный диэлектрический материал выбран из группы, включающей Al, Sn, Ga, Ge, In, Pb, Sb, As, Ga, Bi, Mg, Ba, Ca, Sr, и Be.
10. Изделие по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что указанные частицы находятся в виде нановолокон, наносфер, наноэллипсов, нанопроволоки.
11. Изделие по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что указанная пористая основа представляет собой пеноматериал, полученный из полимера, выбранного из группы, включающей полиолефины, полидиены, сложные полиэфиры, полиамиды, виниловые полимеры, иономеры, акриловые полимеры, полиакрилаты, полисульфонаты, полифениленоксид, полиацетали, силиконы, термопластичные полиуретаны, термопластичные полиимиды, поликетоны, фенольные полимеры, меламиновые смолы, эпоксидные смолы, ненасыщенные сложные полиэфиры, термореактивные полиуретаны и их сополимеры и галогенсодержащие производные.
12. Способ изготовления пористых изделий, содержащих трехмерную структуру, образованную распределенными в полимерной основе наночастицами магнитного или диэлектрического материала, включающий следующие стадии:
приготовление исходной полимерной массы для пористой основы,
приготовление наночастиц магнитного и/или диэлектрического материала или их комбинации,
соединение исходной полимерной массы с наночастицами магнитного или диэлектрического материала с образованием однородной дисперсии наночастиц в указанной полимерной массе;
помещение полученной дисперсии наночастиц в полимерной массе в форму с образованием заготовки;
воздействие на заготовку магнитного или электромагнитного излучения в течение времени, достаточного для формирования наночастицами цепочек, образующих трехмерную волноводную структуру, обладающую по меньшей мере одним измерением, пропорциональным длине волны указанного магнитного или электромагнитного излучения;
отверждение полимерной заготовки с включенной в нее трехмерной волноводной структурой, образованной наночастицами.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что геометрию электромагнитного излучения выбирают таким образом, чтобы сформировать из наночастиц внутри пористой основы структуры заданной формы.
14. Способ по п.12, отличающийся тем, что геометрию электромагнитного излучения выбирают таким образом, чтобы достичь равномерного распределения наночастиц внутри указанной пористой основы.
15. Способ по любому из пп.12-14, отличающийся тем, что размер частиц составляет от примерно 1 нм до 100 мкм.
16. Способ по п.12, отличающийся тем, что исходный материал для пористой структуры отверждают в условиях, которые обеспечивают получение пористой структуры, обладающей переменным размером пор вдоль корпуса изделия.
17. Способ по любому из пп.12-14, отличающийся тем, что смесь указанного исходного материала для пористой структуры с наночастицами подвергают воздействию импульсного магнитного поля, имеющего напряженность примерно от 10 Э до 10 Тл.
18. Способ по п.12, отличающийся тем, что смесь указанного исходного материала для пористой структуры с наночастицами подвергают воздействию статического магнитного поля, имеющего напряженность примерно от 10 Э до 2,5 Тл.
19. Способ по п.12, отличающийся тем, что воздействие магнитного излучения осуществляют путем размещения источника электромагнитного излучения на оси изделия в непосредственной близости от полимерной заготовки, при этом линии магнитного поля проходят в заданном направлении через заготовку.
20. Способ по п.12, отличающийся тем, что источник электромагнитного поля помещают внутрь заготовки, причем источник поля служит приемником антенны готового пористого изделия с внедренными наночастицами.
21. Способ по п.12, отличающийся тем, что полимер является термореактивным, причем заготовку из полимера и наночастиц подвергают воздействию электромагнитного поля одновременно с отверждением полимера.
22. Способ по п.12, отличающийся тем, что полимер способен к образованию поперечных сшивок, при этом приготовленную смесь полимера и наночастиц подвергают воздействию электромагнитного поля одновременно с осуществлением сшивки.
23. Способ по п.12, отличающийся тем, что полимерная смесь обладает определенным временем жизни, достаточным для ориентирования указанных наночастиц с формированием из них линий проводимости.
24. Способ по п.12, отличающийся тем, что воздействие на смесь электрического или магнитного поля осуществляют одновременно с процессом порообразования так, чтобы обеспечить по меньшей мере частично параллельное протекание указанных двух процессов.
25. Способ по п.12, отличающийся тем, что используют электрическое или магнитное излучение с напряженностью, достаточной для образования наночастицами волноводов, имеющих требуемую электрическую и/или электромагнитную проводимость.
26. Способ изготовления пористых изделий, содержащих трехмерную структуру, образованную распределенными в полимерной матрице наночастицами магнитного или диэлектрического материала, включающий следующие стадии:
использование полимерной или керамической основы с открытой пористостью;
диспергирование магнитных наночастиц в среде носителя, такой как суспензия, раствор, коллоид, аэрозоль, гидрогель, такой как феррогель, или тому подобное;
соединение пористой основы с указанными магнитными наночастицами, диспергированными в среде носителя;
воздействие на смесь электрического, магнитного или электромагнитного излучения, чтобы вызвать перемещение частиц в поры основы, при этом частицы под действием излучения располагаются вдоль линий магнитного поля с образованием волноводов, характеризующихся по меньшей мере одним параметром, пропорциональным длине волны воздействующего электромагнитного излучения;
закрепление наночастиц в пористой основе с формированием материала с заданной электрической и/или магнитной постоянной.
27. Объемный поглотитель для поглощения РЧ-излучения, содержащий:
трехмерную пористую основу;
магнитные частицы диаметром от 1 нм до 100 мкм, распределенные в пористой основе под действием магнитного, электрического или электромагнитного излучения с образованием заданной трехмерной конфигурации, обладающей по меньшей мере одним характеристическим измерением, пропорциональным длине волны использованного излучения.
28. Трехмерный композитный материал, пригодный для концентрации радиочастотных волн, содержащий полимерную основу с открытыми порами, размеры которых пропорциональны длинам указанных волн, а внутренняя поверхность пор является электропроводящей благодаря наличию магнитных наночастиц, внедренных или покрывающих стенки пор полимерной основы.
29. Трехмерный композитный материал по п.28, отличающийся тем, что пористая основа имеет переменный размер пор, соответствующий диапазону длин волн электромагнитного излучения в условиях эксплуатации.
30. Трехмерный композитный материал по п.28, отличающийся тем, что количество наночастиц, нанесенных на основу, достаточно для получения концентратора радиоволн требуемой силы.