Радиопоглощающий материал

Радиопоглощающий материал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для изготовления поглотителей электромагнитных излучений в волноводных и антенно-фидерных системах, ВЧ-блоках приборов и безэховых камерах.

Известны радиопоглощающие материалы на основе карбонильного железа и полимерного связующего, приведенные в ОСТ 107.460007.006-92 «Материалы для объемных поглотителей высокочастотной энергии», а также описанные в а.с. СССР №471614, МПК H01f 1/33, H01Q 17/00 и патенте RU 2231877. Данные материалы обладают высокой прочностью, позволяют изготавливать детали поглотителей и нагрузок, однако характеризуются неприемлемо высоким (~30%) коэффициентом отражения на частотах от 60 до 65 ГГц и высокой плотностью (~3 г/см³).

Известны объемные поглотители электромагнитных волн, изготавливаемые на основе пенопласта, заявка ФРГ №159114, МКИ Н01Q 17/00, 1972 г. В данной заявке пенопластовые элементы покрываются лаком, наполненным графитом или сажей. Недостатком таких поглотителей является низкая прочность пенопластовых фасонных элементов, высокий коэффициент отражения, невозможность обеспечения точных размеров поглотителей и низких поглощающих качеств из-за неравномерности лакового слоя, содержащего поглощающие наполнители.

Из известных радиопоглощающих материалов наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является материал, описанный в патенте РФ №2275719, МПК Н01Q 17/00, представляющий собой полимерную основу, в качестве которой используется пенополиуретан и наполнитель - углерод технический при следующем соотношении компонентов:

пенополиуретан	- 82,23-88,47
углерод технический	- остальное.

Данный материал обладает неопределенным коэффициентом отражения, имеет низкую плотность (~0,4 г/см³). Недостатком материала является низкая прочность и неоднородность (размер пор от 0,1 до 3 мм и не регулируется), не позволяющие изготавливать конструкционные и малогабаритные поглотители (волноводные нагрузки, бленды антенных систем) ударостойких приборов.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в получении высокопрочного радиопоглощающего состава, обладающего низким коэффициентом отражения в диапазоне СВЧ, высокой однородностью, с плотностью не более 1 г/см³.

Технический результат достигается тем, что радиопоглощающий материал, содержащий полимерную основу - отверждаемый компаунд и частицы углерода технического, дополнительно содержит полые полимерные или стеклянные микросферы со следующим соотношением компонентов, мас.%:

отверждаемый компаунд	60-77
углерод технический	20-30
микросферы полые	3-10.

Радиопоглощающий материал изготовлен с использованием гранулированного углерода технического.

На чертеже представлена блок-схема измерения ослабляющих свойств радиопоглощающих материалов с помощью прибора Р2-69 - измерителя модуля передачи и отражения, где 1 - генератор, 2 - индикатор, 3 - ответвители, 4 - антенна, 5 - образец радиопоглощающего материала, 6 - металлический экран.

В качестве отверждаемого компаунда берут, например, эпоксидный компаунд КДС-25 по ТУ АДИ426-93. Состав готовят следующим образом. Стеклянные или полимерные полые микросферы (средний размер менее 0,1 мм) и углерод предварительно сушат при температуре 110±10°С в течение 2-4 часов в сушильном шкафу. Необходимые навески микросфер, углерода гранулированного и основного компонента компаунда КДС-25 - смолы эпоксидной смешивают до получения однородной смеси. Полученную смесь нагревают до температуры 70±5°С, вакуумируют в вакуумном шкафу при остаточном давлении не более 40 ГПа в течение 20-30 мин. Затем в смесь вводят второй компонент компаунда КДС-25 - отвердитель и смесь вновь перемешивают в течение 3-5 мин, после чего заливают в форму. Отверждение полученного материала в форме проводят в течение 3 часов при температуре 70±5°С. Детали сложной конфигурации, которые не могут быть изготовлены заливкой, могут изготавливаться из отлитых заготовок механической обработкой.

Для экспериментальной проверки были приготовлены 4 состава радиопоглощающих материалов, соотношения компонентов которых приведены в таблице 1.

Таблица 1
Наименование компонентов	Варианты состава и количества компонента, (мас.%)
№1 (прототип)	№2	№3	№4
Пенополиуретан ППУ-305А по ОСТ 4 ГО 054 234	85
Углерод технический Т-900, ГОСТ 7885-86 (негранулированный)	15	20
Компаунд КДС-25 ТУ АДИ 426-93		80	65	70
Углерод технический К-354, ГОСТ 7885-86 (гранулированный)			25	25
Микросферы полые стеклянные МСО-А9, ТУ6-11-367-79			10
Микросферы полые фенолоформальдегидные БВ-01, ТУ6-05-221-258-87				5

Для проверки физических характеристик радиопоглощающих материалов изготавливались с помощью заливочной формы образцы толщиной 5 мм и диаметром 50 мм.

Исследования отражения проводились на образцах в соответствии с ОСТ 4ГО.029.005 и руководством по эксплуатации прибора Р2-69 (см. чертеж) путем измерения по экрану индикатора (1) прибора Р2-69 коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВн) СВЧ-сигнала, образованного сложением падающей электромагнитной волны и дважды прошедшей сквозь образец радиопоглощающего материала (РПМ) (5) и отраженной от металлического экрана (6) плоской волны, излученной антенной (4), установленной вплотную к образцу РПМ. Затем КСВн переводится в коэффициент отражения К_отр по мощности в процентах по следующей формуле:

В таблице 2 представлены результаты измерений характеристик четырех составов радиопоглощающих материалов на частотах от 60 до 65 ГГц.

Таблица 2
Варианты состава	Значения параметров
Плотность, г/см3	Предел прочности при сжатии, МПа	Коэффициент отражения Котр, %
1 (прототип)	0,4	2,0	28,6
2	1,1	30,0	26,2
3	0,9	29,0	9,6
4	0,8	25,0	8,1

Из таблицы 2 видно, что составы 3 и 4 обладают существенно меньшими (почти в 3 раза) значениями коэффициента отражения, чем составы 1 и 2. Кроме того, составы 2, 3 и 4 обладают значительно более (в 10-15 раз) высокой прочностью, чем состав 1 (прототип). Низкий коэффициент отражения, высокая прочность и однородность составов 3 и 4 позволяют изготавливать любые (даже игольчатого типа) высокоэффективные поглотители электромагнитных излучений для волноводных, антенно-фидерных систем, ВЧ-блоков приборов и безэховых камер.

При изучении других технических решений в данной области техники видно, что углерод технический используется в радиопоглощающих материалах. Однако о применении гранулированного углерода в сочетании с полыми микросферами в определенных соотношениях неизвестно. При этом образуется новый положительный эффект - уменьшение коэффициента отражения в диапазоне СВЧ, обеспечение высокой прочности и однородности при невысокой плотности материала.

1. Радиопоглощающий материал, содержащий полимерную основу - отверждаемый компаунд и частицы углерода технического, отличающийся тем, что дополнительно содержит полые полимерные или стеклянные микросферы со следующим соотношением компонентов, вес %:

отверждаемый компаунд	60-77
углерод технический	20-30
микросферы полые	3-10

2. Радиопоглощающий материал по п.1, отличающийся тем, что изготовлен с использованием гранулированного углерода технического.