ИЗОЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к материалам и устройствам для уменьшения прохождения электромагнитных волн и предназначено, преимущественно, для использования в качестве устройства, изолирующего индивидуальные мобильные средств связи и блокирования передачи информации от внешних электромагнитных излучений и не допускающего генерацию электромагнитных волн во внешнюю среду.
Известен поглотитель электромагнитных волн [RU 127255, U1, H01Q 17/00, G21F 1/12, 20.04.2013], 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.
Недостатками этого технического решения является относительно большие массогабариты, и узкая область применения, поскольку для его использования в качестве изделия для изоляции индивидуальных мобильных средств связи и блокирования передачи информации от внешних электромагнитных излучений и недопущения генерации электромагнитных волн во внешнюю среду требует дополнительных конструкционных доработок.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство [RU 144366, U1, H01Q 17/00, 20.08.2014], содержащее корпус, крышку и радиопоглощающий заполнитель, причем, корпус выполнен в виде удлиненного прямоугольного параллелепипеда с малой высотой боковых стенок, крышка снабжена клапанами и выполнена откидной заодно с одной из боковых стенок корпуса, а радиопоглощающий заполнитель заключен в пластичный вкладыш, который помещается во внутреннее пространство корпуса.
Особенностью этого устройства является то, что, корпус и крышка могут быть выполнены в виде единой заготовки из микрогофрокартона, разбитой биговками на плоскости для сборки в объемную фигуру, внешняя сторона основания корпуса может быть снабжена узлом крепления, например, лентой-липучкой, а радиопоглощающий заполнитель может быть выполнен или на основе радиопоглощающих пеностеклянных гранул, или на основе измельченной электропроводной бумаги, или на основе измельченного углеродного волокна, распределенного, например, в эковате, или на основе радиопоглощающего пенокомпозиционного материала, например, радиозащитного фенолформальдегидного пенопласта.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая изолирующая способность, вызванная тем, что в качестве радиопоглощающего заполнителя используют или радиопоглощающие пеностеклянные гранулы, или измельченная электропроводная бумага, или измельченные углеродные волокна, или радиопоглощающий пенокомпозиционный материал, например, радиозащитный фенолформальдегидный пенопласт.
Все эти материалы обладают относительно большим коэффициентом прохождения электромагнитной волны и относительно узким диапазоном частот, что снижает изолирующую способность устройства. Кроме того, конструкционным недостатком наиболее близкого технического решения по [RU 144366, U1, H01Q 17/00, 20.08.2014] является неэффективное уплотнение верхней крышки, откидываемой вместе с одной из боковых стенок с нижней частью коробки вследствие большой шероховатости поверхности радиопоглощающего заполнителя из пеностекляных гранул или из измельченной электропроводящей бумаги, что дополнительно уменьшает изолирующую способность устройства.
Задачей, которая решается в полезной модели, является повышение изолирующей способности устройства.
Требуемый технический результат заключается в повышении изолирующей способности устройства при одновременном расширении диапазона частот, в котором проявляются его эффективные изолирующие свойства.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в изолирующем устройстве, состоящем из корпуса, содержащего внешнюю формообразующую оболочку и внутреннюю изолирующую оболочку, выполненную с возможностью размещения внутри нее изолируемого изделия, согласно полезной модели, внутренняя изолирующая оболочка выполнена из материала, состоящего из слоев нетканого волокнистого карбонизированного полиакрилонитрила, которые 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 30% 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 20% масс, 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, верхняя часть корпуса выполнена в виде крышки, которая соединена с нижней частью корпуса через электропроводный фланец, закрепленный электропроводящим клеем на изолирующей оболочке и снабженный пружинящей подкладкой, выполненной с возможностью плотного прижатия краев изолирующей оболочки верхних и нижних частей корпуса.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, изолирующий материал содержит от 2 до 10 слоев нетканого волокнистого карбонизированного полиакрилонитрила.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, в качестве суспензии используют взвешенные в водной, либо в водно-спиртовой среде смеси различных углеродных наночастиц с возможным добавлением магнитомягких высокодисперсных порошков с концентрацией от 1 до 5% масс.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, суспензия дополнительно содержит микро- и/или наночастицы оксидов лантаноидов с концентрацией от 0,5 до 5%.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что пружинящая подкладка выполнена из слоя или эластичного пенополиуретана, или пенополиэтилена или из ненаполненного каучука.
На чертеже представлен пример выполнения изолирующего устройства в виде коробки с крышкой, имеющей форму прямоугольного параллелепипеда.
Изолирующее устройство выполнено в виде корпуса, содержащего внешнюю формообразующую оболочку 1 и внутреннюю изолирующую оболочку 2, выполненную с возможностью размещения внутри нее изолируемого изделия, а в конструкцию узла уплотнения крышки 3 и нижней части изолирующей оболочки 2 в нижней или в верхней ее части имеется тонкий металлический фланец 5, закрепленный электропроводящим клеем на плоской поверхности изолирующей оболочки 2 на плоском уступе 6 формообразующего слоя 1 и параллельного внутренней поверхности изолирующей оболочки 2, размещенной на уступе 6 в нижней или верхней части формообразующего слоя 1, к которому с помощью упругой подкладки 7 при закрывании корпуса устройства прижимается плоский фрагмент верхней или нижней части изолирующего слоя 2.
Внутренняя изолирующая оболочка 2 выполнена из изолирующего материала, состоящего из слоев нетканого волокнистого карбонизированного полиакрилонитрила, которые 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 30% 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 20% масс, причем, слои полиакрилонитрила карбонизированы до концентрации углерода от 1% масс до 99,999% масс с возрастанием от поверхностных к центральному слою.
Изолирующий материал может содержать от 2 до 10 слоев нетканого волокнистого карбонизированного полиакрилонитрила, в качестве суспензии используют взвешенные в водной, либо в водно-спиртовой среде смеси различных углеродных наночастиц с возможным добавлением магнитомягких высокодисперсных порошков с концентрацией от 1 до 5% масс, а суспензия дополнительно может содержать микро- и/или наночастицы оксидов лантаноидов с концентрацией от 0,5 до 5% и/или наночастицы оксидов лантаноидов с концентрацией от 0,5 до 5%.
Предложенное устройство, в котором корпус содержит внешнюю формообразующую оболочку 1 и внутреннюю изолирующую оболочку 2, выполненную с возможностью размещения внутри нее изолируемого изделия, позволяет придавать внутренней оболочке требуемую форму и изготавливать корпус, например, в виде закрывающейся коробки, герметичность и сплошность узла уплотнения 3 верхней и нижней частей внутренней изолирующей оболочки 2 в которой обеспечивают, в частности, введением в конструкцию устройства тонкого фланца 4, выполненного из электропроводного материала, например, электропроводного металла, и закрепленного электропроводящим клеем на плоской поверхности изолирующей оболочки 2 на уступе 5 в нижней или верхней части формообразующего слоя 1 и параллельного внутренней поверхности изолирующей оболочки 2, размещенной на уступе в нижней или верхней части формообразующего слоя 1, к которому при закрытии коробки прижимается плоский фрагмент верхней или нижней части изолирующего слоя 2 с помощью упругой пружинящей подкладки 6, выполненной из упругого полимерного материала, например или из эластичного пенополиуретана, или пенополиэтилена, или из ненаполненного каучука.
Используется изолирующее устройство следующим образом.
Изделие, например, индивидуальное мобильное средство связи и передачи информации, в случае необходимости его изоляции от внешних электромагнитных излучений и предотвращения собственной генерации электромагнитных волн во внешнюю среду размещают внутри корпуса, содержащего внешнюю формообразующую оболочку 1 и внутреннюю изолирующую оболочку 2, выполненную с возможностью размещения внутри нее изолируемого изделия. Предложенный для использования в устройстве материал для изолирующей оболочки 3 обладает малым значением коэффициента прохождения электромагнитной волны в широком диапазоне углов падения для спектра частот электромагнитного излучения от единиц ГГц до десятков ТГц. Он является чрезвычайно гибким, обладает малым удельным весом и толщиной и состоит из нескольких, преимущественно от двух до десяти, слоев нетканого волокнистого полимерного материала, например нетканого волокнистого полиакрилонитрила, с градиентом концентрации карбонизированных волокон от 1% масс до 99,99% масс в сторону ее возрастания от поверхностных к центральному слою.
Слои нетканого волокнистого полимерного материала пропитаны суспензией гибридных нанокомпозитных структур, содержащей смесь углеродных нанопористых микроволокон с концентрацией от 1% масс до 30% 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 0,5% масс до 20% масс.
Изолирующая оболочка 2 содержит от 2 до 10 слоев нетканого волокнистого 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 дополнительно содержит микро- и/или наночастицы оксидов лантаноидов.
При закрывании крышки 3 корпуса устройства узел уплотнения 4 верхней и нижней части изолирующей оболочки 2 обеспечивает высокую герметичность изолирующей оболочки за счет отсутствия зазоров между подпружиненной упругой подкладкой 7 частью изолирующей оболочки 2 и металлическим фланцем 5, герметично для электромагнитного излучения закрепленной на уступе 6 ответной части изолирующей оболочки 2.
Изолирующая оболочка 2 является мягкой и легкой, что позволяет придавать ей требуемую форму, что позволяет создать удобные для применения легкие и тонкие полые конструкции для размещения изолируемых изделий. Изолирующая оболочка 2 обладает малым значением коэффициента прохождения электромагнитных волн в широком диапазоне углов падения для спектра частот электромагнитного излучения от единиц ГГц до десятков ТГц, а узел уплотнения 4 обеспечивает при закрывании корпуса изделия герметичность уплотняемых частей изолирующей оболочки от прохождения электромагнитного излучения. Предложенное устройство обладает также малыми массогабаритными характеристиками, поскольку материал изолирующей оболочки 2 имеет малый удельный вес. Герметичность и сплошность узла уплотнения 4 верхней и нижней частей внутренней изолирующей оболочки 2 обеспечивается тонким металлическим фланцем 5, закрепленным электропроводящим клеем на плоской поверхности изолирующей оболочки 2 на уступе 6 в нижней или верхней части формообразующей оболочки 1 и параллельного внутренней поверхности изолирующей оболочки 2, размещенной на уступе 6 в нижней или верхней части формообразующего слоя 1, к которому при закрытии корпуса прижимается плоский фрагмент верхней или нижней части изолирующего слоя 2 с помощью упругой пружинящей подкладки 7, выполненной из упругого полимерного материала, например из эластичного пенополиуретана, пенополиэтилена, или из ненаполненного каучука.