DE4201871A1 - COMPONENT FOR ABSORPTION OF ELECTROMAGNETIC SHAFT AND ITS USE - Google Patents

Abstract

The component disclosed consists of an electrically non-conducting solid, such as lime sandstone, gypsum or a ceramic-type preparation, in which particles of a material which particles of a material which is electrically conducting in the macroscopic state are distributed, the particles being at least partly linked with each other to form a network. The particle content of the component is between 5 and 30 % by volume. The component has an alternating-field electrical conductivity of from 0.1 to 20 s/m and the particle size lies within the range from 1 nm to 1 mu m. In the macroscopic state, the material of which the particles are made has an electrical conductivity of from 10<5> to 10<7> s/m.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauteil zur Absorption elektromagnetischer Wellen, das im wesentlichen aus einem ersten Phasenbestandteil, gebildet aus einem elektrisch nichtleitenden Feststoff und einem in den ersten Phasenbestandteil eingebrachten zweiten Phasenbestandteil aus Partikeln eines im makroskopischen Zustand elektrisch leitenden Materials besteht. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung des angegebenen Bauteils.The present invention relates to a component for Absorption of electromagnetic waves, which in the essentially from a first phase component, formed from an electrically non-conductive solid and one in the first phase component introduced second phase component from particles one that is electrically conductive in the macroscopic state Material. The invention also relates to Use of the specified component.

Die GB-A-22 01 551 schlägt als Absorber für Radarwellen den Einsatz nichtstöchiometrischer Verbindungen, insbesondere von Oxiden, wie z. B. Titan, Chrom, Wolfram u. a. vor, wobei vorzugsweise ein elektrisch leitfähiges Oxid zum Einsatz kommen soll. Dem Absorbermaterial können bis zu 50 Gew.% eines magnetischen Materials, z. B. Eisen, zugefügt sein; ferner kann die elektrische Leitfähigkeit der Pulverteilchen durch einen z. B. aus Silber bestehenden Überzug verbessert werden. Der bekannte Absorber kann in einer festen keramischen Form oder in Pulverform vorliegen oder kann eingebettet sein in ein Flächengebilde aus polymerem oder elastomerem Material bzw. in einen Anstrich. Zusätzlich kann das Absorbermaterial noch Kohlenstoff enthalten. Sofern das Absorbermaterial in polymerem oder elastomerem Material eingelagert ist, besteht der Nachteil darin, daß das Material leicht entflammbar ist. Wird das Material als Anstrich aufgebracht, können naturgemäß nur geringe Dicken erzielt werden, so daß eine befriedigende Absorptionswirkung nur in einem kleinen Mikrowellenfrequenzbereich stattfindet. Dagegen macht die Verwendung als Pulver zusätzliche Hilfsmittel zur Anordnung erforderlich. Schließlich ist die Bereitstellung substöchiometrischer Oxide aufwendig, bzw. verursacht der Überzug der Partikel mit Metallen, wie Silber, vielfach nicht vertretbare Kosten.GB-A-22 01 551 strikes as an absorber for Radar waves use non-stoichiometric Compounds, especially of oxides, such as. B. Titanium, chrome, tungsten and a. before, preferably an electrically conductive oxide are used should. The absorber material can contain up to 50% by weight. a magnetic material, e.g. B. iron added be; furthermore, the electrical conductivity of the Powder particles through a z. B. made of silver existing coating can be improved. The known Absorber can be in a solid ceramic form or in  Are in powder form or can be embedded in a Sheets made of polymer or elastomeric material or in a coat of paint. In addition, it can Absorber material still contain carbon. Provided the absorber material in polymer or elastomer Material is stored, the disadvantage is that the material is easily flammable. Will that Material applied as a paint can, of course only small thicknesses can be achieved, so that a satisfactory absorption effect only in a small one Microwave frequency range takes place. Against it the use as a powder additional aids Arrangement required. After all, that is The provision of substoichiometric oxides is complex, or causes the coating of the particles with metals, like silver, often unacceptable costs.

Gemäß dem DE-GM 18 42 857 ist eine Vorrichtung zur Abschirmung insbesondere hochfrequenter Wellen bekannt, wobei Metall- oder Graphitteilchen in unterschiedlicher Dichteverteilung innerhalb einzelner Bauelemente aus Schaumstoff angeordnet sind. Die Wirkung der bekannten Bauelemente wird näherungsweise mit der Wirkung einer aus porösem Werkstoff bestehenden Schallschluckplatte verglichen und damit erklärt, daß trotz einer noch stattfindenden Reflexion die dabei geschwächten Wellen im Inneren der Bauteile mehrfach durch die eingelagerten Teilchen reflektiert werden und es insofern zur weitestgehenden Absorption der Wellen kommt.According to DE-GM 18 42 857 is a device for Shielding especially high frequency waves known, wherein metal or graphite particles in different density distribution within individual Components made of foam are arranged. The Effect of the known components is approximately with the effect of a made of porous material compared existing sound absorption plate and thus explains that despite a reflection still taking place the weakened waves inside the components reflected several times by the embedded particles and in so far as the greatest possible absorption the waves are coming.

Ein sehr ähnlicher Vorschlag findet sich in dem DE-GM 17 60 260, in der ein reflexionsarmer Absorber für kurze elektromagnetische Wellen beschrieben wird. Der bekannte Absorber besteht aus Schichten unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit, wobei diese durch verschieden große Zusätze an leitfähigem Pulver eingestellt wird. Vorzugsweise besteht das Pulver aus Graphit, das zur Herstellung des Absorbers in Schaumstoffkörper aus z. B. Polystyrol eingetragen wird.A very similar proposal can be found in the DE-GM 17 60 260, in which a low reflection absorber for  short electromagnetic waves is described. The known absorber consists of layers different electrical conductivity, whereby this through differently sized additives of conductive Powder is adjusted. This preferably exists Graphite powder used to make the absorber in foam body made of z. B. polystyrene entered becomes.

Der gravierendste Nachteil dieser bekannten Vorschläge liegt in der Brennbarkeit der Schaumstoffmaterialien, ihrer chemischen Instabilität sowie in der starken temperatur- und frequenzabhängigen Hochfrequenzleitfähigkeit. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß zur Absorption relativ langer Wellen von 100 MHz (3 m) die Bauteile entsprechend dickwandig ausgebildet sein müssen und allein infolge ihrer großen Wandstärke ein großes Gebäudevolumen, insbesondere bei der Erstellung großer reflexions- und echoarmer Meßräume erfordern. Dieser Nachteil erklärt sich dadurch, daß infolge des hohen Luftanteils des Schaumstoffes keine nennenswerte Wellenverkürzung durch eine hohe Dielektrizitätskonstante im Absorbermaterial beim Auftreten von elektromagnetischen Wellen auf das Bauelement erfolgt, was, wie bereits ausgeführt, die Bereitstellung extrem dickwandiger Bauelemente erfordert, wenn es um die Absorption langer Wellen geht.The most serious disadvantage of these known proposals lies in the flammability of the foam materials, their chemical instability as well as in the strong temperature and frequency dependent High frequency conductivity. Another disadvantage is that for absorption relatively long Waves of 100 MHz (3 m) the components accordingly must be thick-walled and solely as a result their large wall thickness a large building volume, especially when creating large reflection and require low-echo measuring rooms. This disadvantage explains differs in that due to the high air content of the Foam no significant wave shortening due to a high dielectric constant in the Absorber material when electromagnetic waves occur on the component, which, as stated above, is extremely deployment thick-walled components required when it comes to the Long wave absorption goes.

Aus der DE-OS 38 02 150 ist ein Absorbermaterial für elektromagnetische Wellen bekannt, bei dem in einem Feststoff, wie Keramik, Kunststoff oder in einer Flüssigkeit sogenannte mesoskopische Partikel aus im makroskopischen Kompaktzustand elektrisch leitfähigen Materialien, z. B. Metall oder Halbleiter in einer Größenordnung von 1 nm bis zu 1000 nm eingebracht sind.DE-OS 38 02 150 is an absorber material for known electromagnetic waves, in which in one Solid, such as ceramic, plastic or in one Liquid called mesoscopic particles from im  Macroscopic compact state of electrically conductive Materials, e.g. B. metal or semiconductor in one Order of magnitude from 1 nm up to 1000 nm are.

Die leitfähigen Partikel sind gegeneinander isoliert und können insbesondere, wenn sie aus tiefschmelzenden Materialien bestehen und zur Einbringung in eine Flüssigkeit, wie Öl, vorgesehen sind, durch Temperaturerhöhung zum Zusammenballen (Teilchenagglomeration) gebracht werden. Die in diesem Fall entstandene Struktur des Absorbers betrifft somit eine Matrix, der stellenweise die mesoskopischen Partikel entzogen sind und die andererseits durch Zusammenballung angewachsene Partikel aufweist. Insbesondere, wenn als besonders gut geeignet bezeichnete niedrig schmelzende Metalle verwendet werden, kommt es infolge Verschmelzens oder Versinterns zu festen Verbindungen der Feinpartikel.The conductive particles are insulated from each other and can especially if they are made from deep-melting Materials exist and for inclusion in a Liquid, such as oil, are provided by Temperature increase to build up (Particle agglomeration). The one in this The resulting structure of the absorber thus affects a matrix of the mesoscopic in places Particles are withdrawn and on the other hand by Agglomerated particles. Especially if it is particularly suitable designated low-melting metals used be it as a result of merging or Sintering to firm connections of the fine particles.

Wie Untersuchungen dieses bekannten Materials zeigten, besteht eine deutliche Abhängigkeit der Absorptionswirkung von der Frequenz, so daß die elektrische Leitfähigkeit des Absorbers durch Auswahl der Partikelabmessungen und des Füllfaktors auf den Frequenzbereich der zu absorbierenden Wellen abzustimmen sind. Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß die Absorption linear proportional zur Frequenz ist. Für ein weites Einsatzgebiet ist die Einsatzfähigkeit damit nicht gegeben.As studies of this known material have shown there is a clear dependency of the Absorption effect on frequency so that the electrical conductivity of the absorber through selection the particle dimensions and the fill factor to the Frequency range of the waves to be absorbed are to be coordinated. The reason for this is to be seen that the absorption is linearly proportional to the frequency is. For a wide range of applications Operability is not given.

In der DE-PS 10 12 657 ist eine reflexionsarme Absorberschicht zur Erschwerung der Radarortung angegeben, die aus purem Beton in Form einzelner Bauelemente besteht, wobei der Beton eine zusätzliche Graphitbeimischung aufweist. Über den Füllgrad, die Größenordnung der Graphitteilchen und über die Mikrostruktur des bekannten Bauelementes finden sich ebenso wenig Angaben wie zu seiner elektrischen Wechselfeldleitfähigkeit.In DE-PS 10 12 657 is a low reflection Absorber layer to make radar detection more difficult  specified that from pure concrete in the form of individual Components exist, with the concrete an additional Has graphite admixture. About the degree of filling, the Order of magnitude of the graphite particles and over that Microstructure of the known component can be found as little information as about its electrical AC field conductivity.

In der EP-A-03 83 142 ist ein Mittel zur Absorption bzw. zum Dämpfen elektromagnetischer Wellen in Granulatform oder als Formkörper angegeben, herstellbar nach der Gas- oder Schaumbetontechnologie. Neben Luftporen und Restquarz enthält das Mittel Kristallwasser enthaltende Kalziumsilikathydratphasen, die einen chemisch gebundenen und/oder Kristallwasser-Gehalt von mehr als 10 M% aufweisen. Da in nachteiliger Weise die stark frequenzabhängigen Dämpfungseigenschaften vom Kristallwassergehalt beeinflußt werden und sich dieser z. B. durch Wärmeeinwirkung reduziert, wird als Hilfsmaßnahme gemäß dieser Schrift die Imprägnierung oder Versiegelung der Oberfläche des bekannten Absorbermaterials vorgeschlagen. Als weitere Hilfsmaßnahme ist die Einlagerung von Kohlenstoff, Aluminium oder Ferrit vorgesehen, wobei die Einlagerung von Ferriten zur Frequenzabhängigkeit der Absorptionseigenschaften führt. Nachteilig ist bei dem bekannten Absorbermaterial eine nicht ausreichende Betriebssicherheit infolge eines sich reduzierenden Wassergehaltes, der auch mit den angegebenen Hilfsmaßnahmen nicht in jedem Fall auszuschließen ist. Der entscheidende Nachteil des bekannten Absorptionsmittels ergibt sich jedoch trotz einer ansprechenden Absorptionswirkung im Bereich von 6 bis 18 GHz, die durch das bekanntlich bei 10 GHz liegende Absorptionsoptimum von Wasser hervorgerufen wird, dadurch, daß die Absorptionswirkung von Wasser bei kleineren Frequenzen proportional zur Wellenlänge abnimmt, so daß das bekannte Absorptionsmittel gegenüber niederfrequenten Wellen eine nur unbefriedigende Wirkung aufweist, die nur durch eine dickwandigere Ausbildung der Bauteile kompensierbar ist.In EP-A-03 83 142 there is an absorption agent or for damping electromagnetic waves in Granular form or specified as shaped body, can be manufactured using gas or foam concrete technology. In addition to air pores and residual quartz, the medium contains Calcium silicate hydrate phases containing water of crystallization, which are chemically bound and / or Have crystal water content of more than 10 M%. There disadvantageously the strongly frequency-dependent Damping properties from the crystal water content be influenced and this z. B. by Reduced heat exposure is used as an auxiliary measure impregnation or Sealing the surface of the known Absorber material proposed. As another Aid measure is the storage of carbon, Aluminum or ferrite provided, the Storage of ferrites for frequency dependence of the Absorption properties leads. The disadvantage is that known absorber material is not sufficient Operational safety as a result of a reduction Water content, also with the specified Aid measures cannot be excluded in every case. The crucial disadvantage of the known Absorbent results, however, despite one  attractive absorption effect in the range from 6 to 18 GHz, which is known to be 10 GHz Absorption optimum is caused by water, in that the absorption effect of water smaller frequencies proportional to the wavelength decreases, so that the known absorbent compared to low frequency waves one only has unsatisfactory effect that only by one Thick-walled design of the components can be compensated is.

Eine im wesentlichen aus Siliziumkarbidfasern bestehende und zur Absorption elektromagnetischer Wellen dienende Schicht ist in der DE-OS 33 11 001 angegeben. Die Schicht ist auf eine Metallplatte aufgebracht. Der bekannte Absorber dient für den Wellenbereich von 8 bis 16 GHz. Die aus Siliziumkarbidfasern hergestellten Flächengebilde können durch Kunstharzbindemittel oder keramische Massen verstärkt werden, wobei im Falle von organischen Bindemitteln nach wie vor eine unzureichende Temperaturunabhängigkeit und hohe Entflammbarkeit als Nachteile bestehenbleiben und insgesamt auch weiterhin der Nachteil besteht, daß die bekannten Absorber lediglich für einen eng begrenzten Frequenzbereich einsetzbar sind.One essentially made of silicon carbide fibers existing and to absorb electromagnetic Wave-serving layer is in DE-OS 33 11 001 specified. The layer is on a metal plate upset. The well-known absorber is used for the Waveband from 8 to 16 GHz. From Silicon carbide fibers fabric can by synthetic resin binders or ceramic Masses are reinforced, being in the case of organic binders are still a insufficient temperature independence and high Flammability as disadvantages persist and overall, there is still the disadvantage that the known absorbers only for a narrowly limited Frequency range can be used.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein zur Absorption elektromagnetischer Wellen geeignetes Bauteil zur Verfügung zu stellen, das sowohl für einen weiten Bereich hochfrequenter Wellen, aber auch für niederfrequente Wellen, einen hohen Absorptionseffekt(-koeffizienten) aufweist, bezüglich seiner Hochfrequenzleitfähigkeit über weite Bereiche weniger temperaturabhängig als die aus dem Stand der Technik bekannten Materialien ist, unproblematisch hinsichtlich seines Brandverhaltens ist und bei der Auskleidung von hochabsorbierenden Meßräumen den Einsatz von Bauteilen geringerer Dicke ermöglicht, so daß die Erstellung äußerlich kleinerer Gebäude mit trotzdem gleich großem nutzbaren Innenvolumen möglich ist.The object of the present invention is now therein, one for the absorption of electromagnetic waves to provide a suitable component that for a wide range of high frequency waves, but also for low frequency waves, a high one Absorption effect (coefficient) has, with respect  its high-frequency conductivity over wide areas less temperature dependent than that from the prior art Technology known materials is unproblematic with regard to its fire behavior and at Lining of highly absorbing measuring rooms Allows the use of components of smaller thickness, so that the creation of externally smaller buildings with nevertheless, the same usable internal volume is possible is.

Es wurde nun gefunden, daß der Absorptionseffekt nicht nur von der Größe der in einem elektrisch isolierenden Werkstoff eingelagerten Partikel, sondern in erheblicher Weise auch von deren Charakter, vom Verteilungsgrad der Partikel und damit von der Art der ausgebildeten Mikrostruktur abhängig ist. Ausgehend von diesen Erkenntnissen, sieht die Erfindung bei einem Bauteil zur Absorption elektromagnetischer Wellen, das im wesentlichen aus einem ersten Phasenbestandteil aus einem elektrisch nichtleitenden Feststoff sowie aus einem in den ersten Phasenbestandteil eingebrachten zweiten Phasenbestandteil aus Partikeln eines im makroskopischen Zustand elektrisch leitenden Materials besteht, die Kombination der nachfolgenden Merkmale vor:It has now been found that the absorption effect is not just the size of that in an electrically insulating Particle embedded material, but in considerably of their character, of Degree of distribution of the particles and thus of the type of trained microstructure is dependent. Outgoing from these findings, the invention sees for a component for the absorption of electromagnetic Waves that essentially from a first Phase component from an electrically non-conductive Solid as well as from one in the first Phase component introduced second Phase component from particles in an macroscopic state of electrically conductive Material consists of the combination of the following Features before:

• a) der Feststoff besteht überwiegend aus einer oder mehrerer der nachfolgend angegebenen Substanzen: Kalk-Sandstein, Gips, Glas, Beton, Leicht- oder Gasbeton, Kalk/Sand enthaltender Masse (Putz) in gehärtetem oder gebranntem Zustand, gebrannten tonhaltigen oder gesinterten keramischen Massen,a) the solid consists predominantly of one or several of the substances listed below: Lime-sandstone, plaster, glass, concrete, light or Gas concrete, lime / sand containing mass (plaster) in hardened or fired condition, fired clay or sintered ceramic  Masses,
• b) die Partikel bestehen aus einer oder mehrerer der nachfolgend angegebenen Verbindungen: korrosionsbeständige, hochschmelzende, nichtmagnetische Metalle, Karbide, Nitride, Karbonitride oder Boride von Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und Wolfram,b) the particles consist of one or more of the connections specified below: corrosion-resistant, high-melting, non-magnetic metals, carbides, nitrides, Carbonitrides or borides of titanium, Zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chrome, Molybdenum and tungsten,
• c) die durchschnittliche Partikelgröße liegt in einem Bereich von 1 nm bis 1 µm und das Material der Partikel weist im makroskopischen Zustand eine elektrische Gleichstromleitfähigkeit von 10⁵ bis 10⁷ S/m auf,c) the average particle size is in a range from 1 nm to 1 µm and the material of the particles has an electrical direct current conductivity of 10⁵ to 10 ⁷ S / m in the macroscopic state,
• d) die den zweiten Phasenbestandteil bildenden Partikel liegen innerhalb des für sich zusammenhängenden ersten Phasenbestandteils in einer Menge von 5 bis 30 Vol.% vor, sind netzartig verteilt und bilden zumindest teilweise miteinander in Verbindung stehend eine Durchdringungsstruktur,d) those forming the second phase component Particles are within contiguous first phase component in an amount of 5 to 30% by volume are network-like distributed and at least partially form with each other related a penetration structure,
• e) das Bauteil weist eine elektrische Wechselfeldleitfähigkeit von 0,1 bis 20 S/m auf.e) the component has an electrical Alternating field conductivity from 0.1 to 20 S / m.

Zu dem in Patentansprüchen und Beschreibung verwendeten Begriff Durchdringungsstruktur in Verbindung mit den weiteren Angaben einer netzartigen Verteilung und dem Hinweis darauf, daß die Partikel zumindest teilweise miteinander in Verbindung stehen, ist zu verstehen, daß das Bauteil durchgehend elektrisch leitfähig ist, daß die Partikel also - auch wenn sie in der Aufsicht eines durch eine Ebene gelegten Querschnittes des erfindungsgemäßen Bauteiles, teilweise nicht miteinander in Verbindung stehen - doch in anderen Ebenen miteinander verbunden sind, so daß, anders ausgedrückt, das Bauteil von einem Netzwerk elektrisch leitfähiger Pfade durchzogen wird. Die Ausbildung der erfindungsgemäßen Durchdringungsstruktur erfordert den Einsatz von Partikeln aus solchen Metallen bzw. der übrigen erfindungsgemäß vorgesehenen Partikelsubstanzen, die während der zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils erforderlichen Trocknungs-, Brenn- oder Sintervorgänge nicht schmelzen oder miteinander versintern, so daß nach Abschluß des Brenn- oder Sintervorganges die Partikel noch in dem Verteilungszustand und in der Form vorliegen, wie dies nach der Formung des Bauteils, aber vor Durchführung der Trocknungs-, Brenn- oder Sintervorgänge der Fall war. Eine Agglomeration, ggf. gefolgt von einer Kristallitbildung, wird gemäß der Erfindung ausgeschlossen. Der erste Phasenbestandteil ist für sich homogen ausgebildet und bildet den Isolator für das in ihr enthaltene Netzwerk der eingelagerten Partikel.To that in claims and description term penetration structure used in Connection with the further information of a network-like Distribution and the indication that the particles are at least partially connected, it should be understood that the component is continuous is electrically conductive so that the particles - too  when they're overseeing one by one level laid cross section of the invention Component, sometimes not in connection with each other stand - but connected with each other in other levels are, so in other words, the component of a network of electrically conductive paths becomes. The formation of the invention Penetration structure requires the use of Particles of such metals or the rest Particle substances provided according to the invention, the during the manufacture of the invention Component required drying, firing or Sintering processes do not melt or together sinter so that after the firing or Sintering the particles still in the State of distribution and in the form as this after the component has been formed, but before it is carried out the drying, firing or sintering processes was. An agglomeration, possibly followed by one Crystallite formation is according to the invention locked out. The first phase component is for is formed homogeneously and forms the isolator for the network of the stored in it Particle.

Die geringe Teilchengröße der gemäß der Erfindung einzulagernden Partikel ermöglicht die Einlagerung einer Vielzahl dieser feinen Partikel je Vol.-Einheit, denn die Mindestanzahl an Partikeln, die je cm³ des Bauteils vorliegt, beträgt 5·10¹⁰ Partikel.The small particle size of the particles to be stored according to the invention enables the storage of a large number of these fine particles per unit volume, because the minimum number of particles present per cm ^{3 of} the component is 5 · 10 ¹⁰ particles.

Der Begriff "im makroskopischen Zustand elektrisch leitfähig" besagt unter Bezug auf die in der DE-OS 38 02 150 angesprochene Erscheinung, daß die elektrische Leitfähigkeit von der Teilchengröße abhängt, d. h. im Teilchengrößenbereich < 1 µm den Werten entspricht, wie sie in den Tabellen der einschlägigen Literatur angegeben ist, sich dagegen im mesoskopischen Bereich, d. h. im Bereich unterhalb 1 µm in Abhängigkeit von der vorliegenden Teilchengröße verringert.The term "electrical in the macroscopic state conductive "says with reference to those in the  DE-OS 38 02 150 mentioned phenomenon that the electrical Conductivity depends on particle size, i.e. H. in the Particle size range <1 µm the values corresponds to that in the relevant tables Literature is indicated, however, in mesoscopic area, d. H. in the area below 1 µm depending on the present Particle size reduced.

Durch die Auswahl mineralischer Stoffe, z. B. Gips oder keramische Massen als ersten Phasenbestandanteil wird bei dem erfindungsgemäßen Bauteil das bei den bekannten Bauelementen aus aufgeschäumtem Kunststoff bestehende Problem der Entflammbarkeit ausgeschaltet. Durch den Verzicht auf den Einsatz von Graphit wird ein weiterer Nachteil, nämlich eine stark temperaturabhängige Leitfähigkeit, beseitigt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Partikel innerhalb des Feststoffes erhält das Bauteil eine elektrische Wechselfeldleitfähigkeit, die vorzugsweise sogar im Bereich von 0,2 bis 4 s/m liegt. Die elektrische Wechselfeldleitfähigkeit ergibt sich aus dem imaginären Teil der dielektrischen Funktion ε₂ über das Produkt 2Π ν·ε₀·ε₂. Dabei ist ν die entsprechende Frequenz und ε₀ Permitivität des freien Raumes. Das erfindungsgemäße Bauteil weist eine für den praktischen Einsatz ausreichende Frequenzunabhängigkeit auf, so daß es im Frequenzbereich zwischen 10 MHz und 20 GHz hervorragend einsetzbar ist. Im Temperaturbereich zwischen -100°C und +300°C besteht keine technisch relevante Temperaturabhängigkeit der Hochfrequenzleitfähigkeit. Die absorbierenden Eigenschaften des Bauteils sind im Fall von Partikeln mit teilweise untereinander elektrisch leitender Verbindung proportional zur Quadratwurzel der Frequenz und damit deutlich geringer frequenzabhängig als bei den bekannten Absorbermaterialien. Für Frequenzen unterhalb des GHz-Bereiches ist es zur Erzielung einer besonders guten Absorptionswirkung vorzuziehen, daß eine möglichst weitgehende elektrisch leitende Verbindung der Partikel, beeinflußt durch Füllfaktor und Partikelgröße, vorliegt.By selecting mineral substances, e.g. B. gypsum or ceramic masses as the first phase component in the component according to the invention the existing flammability problem in the known components made of foamed plastic is eliminated. By not using graphite, another disadvantage, namely a temperature-dependent conductivity, is eliminated. The arrangement of the particles within the solid according to the invention gives the component an electrical alternating field conductivity, which is preferably even in the range from 0.2 to 4 s / m. The electrical alternating field conductivity results from the imaginary part of the dielectric function ε ₂ via the product 2 Π ν · ε ₀ · ε ₂ . Here ν is the corresponding frequency and ε₀ permittivity of free space. The component according to the invention has sufficient frequency independence for practical use, so that it can be used excellently in the frequency range between 10 MHz and 20 GHz. In the temperature range between -100 ° C and + 300 ° C there is no technically relevant temperature dependence of the high-frequency conductivity. In the case of particles with partially electrically conductive connections to one another, the absorbing properties of the component are proportional to the square root of the frequency and thus significantly less frequency-dependent than in the known absorber materials. For frequencies below the GHz range, in order to achieve a particularly good absorption effect, it is preferable for the particles to be as electrically conductive as possible, influenced by the fill factor and particle size.

Vorzugsweise besteht der erste Phasenanteil ausschließlich aus einem oder mehreren mineralischen Feststoffen, wie z. B. aus einer der bekannten Beton- oder Leichtbetonarten, jedoch können in untergeordneter Menge auch eine oder mehrere organische Komponenten, wie z. B. ein Kunstharzbindemittel vorliegen, bzw. können Hilfs- und Zuschlagmittel, wie sie in der Bauindustrie üblich sind, in den üblichen Mengen enthalten sein. Beispielsweise kann das Bauteil durch Zumischung der erfindungsgemäß vorgesehenen Partikel zu einer üblichen Kunstharzputzmasse und Formung des Bauteils aus der Mischung hergestellt werden. Die Mischung kann jedoch auch auf ein Substrat, beispielsweise die Wand eines Gebäudes, aufgetragen werden. Auch wenn, wie vorstehend angegeben, eine Zusammensetzung, enthaltend die erfindungsgemäß angegebenen Feststoffkomponenten zur Ausbildung des ersten Phasenanteils und die zur Einlagerung darin vorgesehenen Partikel, nicht für sich selbständig zu einem Bauteil verformt werden, sondern auf ein Substrat aufgetragen werden, wird damit nicht der Gedanke der vorliegenden Erfindung verlassen, und das Bauteil nach der vorliegenden Erfindung umfaßt somit auch die Ausbildung einer Schicht nach den erfindungsgemäßen Merkmalen auf einem Substrat.The first phase component preferably exists exclusively from one or more mineral Solids, such as B. from one of the known concrete or lightweight concrete types, however, can subset also one or more organic components such as B. a Synthetic resin binders are present, or can be auxiliary and Additive as usual in the construction industry are contained in the usual amounts. For example, the component can be admixed with the particles provided according to the invention to a usual synthetic resin cleaning compound and shaping of the component be made from the mixture. The mixture can but also on a substrate, for example the wall of a building. Even if how given above containing a composition the solid components specified according to the invention for the formation of the first phase portion and that for Particles provided therein, not for independently deform into a component, but will be applied to a substrate hence not the idea of the present invention  leave, and the component according to the present The invention thus also includes the formation of a Layer according to the features of the invention on one Substrate.

Geringe Mengen an Hilfsmitteln, wie z. B. Dispergiermittel und Verdickungsmittel, die zur gleichmäßigen Verteilung der Partikel im Feststoff erforderlich sind, können im erfindungsgemäßen Bauteil vorliegen. Zumeist liegen jedoch nach der Aushärtung oder dem Brennen keine Reste dieser Hilfsmittel vor; lediglich in Ausnahmefällen liegen Rest von weniger als 1% vor.Small amounts of aids, such as. B. Dispersants and thickeners used for uniform distribution of the particles in the solid can be required in the component according to the invention are available. Mostly, however, lie after curing or the remains of these aids before burning; only in exceptional cases are the remainder less than 1% before.

Die Auswahl der Partikelgröße ermöglicht eine genauere Abstimmung auf den zu absorbierenden Frequenzbereich. Da bei einer Frequenz von 10 GHz wegen der geringen Eindringtiefe der hochfrequenten Wellen der Einsatz von gröberen Partikeln mit einer erhöhten Reflexion verbunden ist, kommen für cm-Wellen im GHz-Bereich vorzugsweise Partikelgrößen im Nanometerbereich in Betracht. Bei niedrigeren Frequenzen im MHz-Bereich kann die Partikelgröße dagegen gröber gewählt werden, hier kann die durchschnittliche Partikelgröße bis zu 1 µm betragen.The selection of the particle size enables a more precise one Tuning to the frequency range to be absorbed. Because at a frequency of 10 GHz because of the low Depth of penetration of high-frequency waves of use of coarser particles with increased reflection connected, come for cm waves in the GHz range preferably particle sizes in the nanometer range in Consider. At lower frequencies in the MHz range the particle size can be chosen coarser, here the average particle size can be up to 1 µm.

Wird das Bauteil mit einer gewissen Porosität ausgebildet, tritt zusätzlich eine verringerte Reflexionswirkung ein. Zur Einstellung der Porosität kann - falls erforderlich - auf die üblichen Hilfsmittel, wie sie bei der Herstellung der bekannten Bauteile Verwendung finden, zurückgegriffen werden. Das Bauteil kann vorzugsweise so ausgebildet sein, daß die Partikel in den Partien des Bauelementes, die den zu absorbierenden Wellen zugewandt sind, mit einem geringeren Füllgrad vorliegen, wohingegen die dem Gebäude zugewandten - d. h. von den zu absorbierenden Wellen abgewandten - Partien einen höheren Füllgrad aufweisen, was praktisch zu einem besseren "Eintauchen" der zu absorbierenden Wellen und nachfolgend zu einer verbesserten Wellenabsorption führt. Bauteile mit über ihren Querschnitt unterschiedlichem Füllgrad lassen sich durch schichtweisen Auftrag von Massen unterschiedlicher Partikelkonzentration herstellen. Dieser Effekt kann noch dadurch gesteigert werden, daß das Bauteil die aus dem Stand der Technik bekannte pyramiden- oder kegelförmige Ausbildung aufweist, freilich mit dem Vorteil, daß die Pyramiden oder Kegel eine wesentlich geringere Höhe aufweisen.If the component has a certain porosity trained, additionally occurs a reduced Reflection effect. To adjust the porosity can - if necessary - to the usual Tools such as those used in the production of the known Components are used. The component can preferably be designed such that  the particles in the parts of the component that the facing waves to be absorbed, with a lower degree of filling, whereas the Building facing - d. H. of those to be absorbed Waves facing away - lots of fill have what practically a better "Immersing" the waves to be absorbed and subsequent to improved wave absorption leads. Components with across their cross-section different degrees of filling can be Layer-by-layer application of different masses Establish particle concentration. This effect can can be increased by the fact that the component pyramid or known from the prior art has conical shape, of course with the Advantage that the pyramids or cones are essential have a lower height.

Besonders geeignet ist die vorliegende Erfindung bei der transmissionsarmen oder gleichzeitig transmissionsarmen und reflexionsarmen Verkleidung eines Gebäudes, beispielsweise in Teilbereichen eines Flughafengebäudes, die von einer Außenstrahlung abgeschirmt werden sollen, jedoch auch zur Abschirmung jeder Art elektronischer Geräte, z. B. einer Rechenanlage. Besonders bevorzugt ist das Bauteil nach der Erfindung jedoch bei der Auskleidung von Testkammern, wie sie für die Untersuchung von elektrischen Geräten und Maschinen in immer größerem Umfang zur Bestimmung der EMV und des EMP (elektromagnetischen Verträglichkeit bzw. elektromagnetischen Pulses) benötigt werden.The present invention is particularly suitable for the low transmission or at the same time Low-transmission and low-reflection cladding of a building, for example in parts of a Airport building by an outside radiation should be shielded, but also for shielding any kind of electronic devices, e.g. B. one Computer system. The component is particularly preferred the invention, however, in the lining of Test chambers as used for the investigation of electrical devices and machines in ever larger Scope for determining the EMC and the EMP (electromagnetic compatibility or electromagnetic pulse) are required.

In den nachfolgenden Figuren zeigt:The following figures show:

Fig. 1 ein Diagramm, in dem die Abhängigkeit der elektrischen Wechselfeldleitfähigkeit von der Frequenz für ein erfindungsgemäßes Bauteil im Vergleich zu anderen, nicht erfindungsgemäßen Absorbermaterialien, dargestellt ist, Fig. 1 is a diagram showing the dependence of the alternating electric field conductivity of the frequency of an inventive component in comparison to other absorbent materials not according to the invention is shown,

Fig. 2 ein Diagramm, das die Absorptionswirkung in Abhängigkeit von der Frequenz zeigt. Fig. 2 is a diagram showing the absorption effect as a function of frequency.

In Fig. 1 bedeuten:In Fig. 1 where:

A: metallisches Bauteil,
B: erfindungsgemäßes Bauteil aus 18 Vol.-% TiC, eingelagert in einen ersten Phasenbestandteil aus Al₂O₃;
C: Bauteil nach dem Stand der Technik aus aufgeschäumtem Kunststoff mit darin eingelagertem Graphit,
D: ein nichterfindungsgemäßes Bauteil, bestehend aus Gips und darin eingelagerten 18 Vol.-% TiC, wobei die eingelagerten TiC-Partikel - ohne Ausbildung einer Durchdringungsstruktur - agglomeriert sind,
E: voneinander isolierte Wolframteilchen, die mit einem Füllfaktor von 11 Vol.-% und mit einem Durchmesser von ca. 400 nm in Polystyrol eingelagert sind.A: metallic component,
B: Component according to the invention made of 18 vol.% TiC, embedded in a first phase component made of Al₂O₃;
C: component according to the prior art made of foamed plastic with graphite embedded therein,
D: a component not according to the invention, consisting of gypsum and 18 vol.% TiC embedded therein, the embedded TiC particles being agglomerated without forming a penetration structure,
E: Tungsten particles isolated from one another, which are embedded in polystyrene with a fill factor of 11% by volume and with a diameter of approx. 400 nm.

In Fig. 2 bedeuten:In Fig. 2 are:

A: ein erfindungsgemäßes Bauteil mit der zu B in Fig. 1 angegebenen Zusammensetzung,
B: ein Bauteil entsprechend E in Fig. 1.A: a component according to the invention with the composition given for B in FIG. 1,
B: a component corresponding to E in FIG. 1.

Die nachfolgenden Beispiele dienen der näheren Erklärung der Erfindung.The following examples serve to illustrate Explanation of the invention.

Beispiel 1example 1

Eine wäßrige Suspension von TiC einer D₅₀-Teilchengröße 1 µm wird vorgemahlen und dieser Suspension wird Gips (s. Tabelle 1) zugegeben und gut durchgemischt. Nach Einstellung eines homogenen Mischungszustandes der gebildeten Masse werden aus der Masse Prüfkörper mit einer Dicke von 40 mm hergestellt und die elektromagnetischen Eigenschaft durch Messung der dielektrischen Eigenschaft charakterisiert. An aqueous suspension of TiC with a D ₅₀ particle size of 1 μm is pre-ground and gypsum (see Table 1) is added to this suspension and mixed well. After setting a homogeneous mixing state of the mass formed, test specimens with a thickness of 40 mm are produced from the mass and the electromagnetic property is characterized by measuring the dielectric property.

Tabelle 1 Table 1

Einwaage (g) Weight (g)

In Tabelle 2 sind die Meßergebnisse festgehalten:The measurement results are recorded in Table 2:

Tabelle 2 Table 2

Die Messung einer kommerziellen Schaumstoffplatte - gefüllt mit Graphit - bei 10 GHz ergab eine effektive dielektrische Funktion:Measuring a commercial foam sheet - filled with graphite - at 10 GHz resulted in an effective dielectric function:

ε_eff = ε_1eff + ε_2eff von 1,3 + 0,2 i. ε _eff = ε _1eff + ε _2eff of 1.3 + 0.2 i.

Beispiel 2Example 2

Einer kommerziellen Putzzusammensetzung, geeignet zur Herstellung eines sog. Rauhputzes, jedoch ohne jede grobe Körnung der mineralischen Bestandteile, enthaltend ein Kunstharzbindemittel, werden 30 Gew.% TiC-Pulver, wie in Beispiel 1 angegeben, zugesetzt. Mit der gebildeten Masse wird ein Prüfkörper, der auf seiner einen Seite ein übliches Rauhputzmuster aufweist, hergestellt. Die Erhebungen innerhalb des Rauhputzmusters wiesen dabei eine Höhe zwischen 1 und 4 cm auf, während die Grundschicht des Prüfkörpers eine Dicke von ca. 2 cm aufwies. Die TiC-Teilchenverteilung im Gesamtvolumen (Putzmuster und umgebende Luft) weist durch das Putzmuster einen stetigen Gradienten in Bezug zum Abstand der Grundschicht auf.A commercial plaster composition suitable for Production of a so-called rough plaster, but without any coarse grain of the mineral components, containing a synthetic resin binder, 30% by weight TiC powder, as indicated in Example 1, added. With the mass formed, a test specimen is placed on a usual rough plaster pattern on one side has produced. The surveys within the Rough plaster patterns were between 1 and 4 cm on while the base layer of the test specimen had a thickness of about 2 cm. The TiC particle distribution in the total volume (cleaning pattern and surrounding air) has a cleaning pattern continuous gradient in relation to the distance of the Base layer on.

Bei einer Meßfrequenz von 10 GHz wurde folgendes Meßergebnis ermittelt:At a measuring frequency of 10 GHz, the following became Measurement result determined:

ε_eff = 8,7 + 0,4 i.ε _eff = 8.7 + 0.4 i.

Die in den Beispielen 1 und 2 angegebenen Baustoffe sind geeignet zur Auskleidung einer EMV-Testkammer.The building materials specified in Examples 1 and 2 are suitable for lining an EMC test chamber.

Claims (8)

1. Bauteil zur Absorption elektromagnetischer Wellen, im wesentlichen bestehend aus:
einem ersten Phasenbestandteil, gebildet aus einem elektrisch nichtleitenden Feststoff und
einem in den ersten Phasenbestandteil eingebrachten zweiten Phasenbestandteil aus Partikeln eines im makroskopischen Zustand elektrisch leitenden Materials, gekennzeichnet durch die Kombination der nachfolgenden Merkmale:

• a) der Feststoff besteht überwiegend aus einer oder mehrerer der nachfolgend angegebenen Substanzen: Kalk-Sandstein, Gips, Glas, Beton, Leicht- oder Gasbeton, Kalk/Sand enthaltender Masse (Putz) in gehärtetem oder gebranntem Zustand, gebrannten tonhaltigen oder gesinterten keramischen Massen,
• b) die Partikel bestehen aus einer oder mehrerer der nachfolgend angegebenen Verbindungen: korrosionsbeständige, hochschmelzende, nichtmagnetische Metalle, Karbide, Nitride, Karbonitride oder Boride von Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und Wolfram,
• c) die durchschnittliche Partikelgröße liegt in einem Bereich von 1 nm bis 1 µm und das Material der Partikel weist im makroskopischen Zustand eine elektrische Gleichstromleitfähigkeit von 10⁵ bis 10⁷ S/m auf,
• d) die den zweiten Phasenbestandteil bildenden Partikel liegen innerhalb des für sich zusammenhängenden ersten Phasenbestandteils in einer Menge von 5 bis 30 Vol.% vor, sind netzartig verteilt und bilden zumindest teilweise miteinander in Verbindung stehend, eine Durchdringungsstruktur,
• e) das Bauteil weist eine elektrische Wechselfeldleitfähigkeit von 0,1 bis 20 S/m auf.

1. Component for the absorption of electromagnetic waves, consisting essentially of:
a first phase component, formed from an electrically non-conductive solid and
a second phase constituent introduced into the first phase constituent from particles of a material which is electrically conductive in the macroscopic state, characterized by the combination of the following features:

• a) the solid mainly consists of one or more of the substances specified below: lime-sandstone, gypsum, glass, concrete, light or gas concrete, lime / sand-containing mass (plaster) in the hardened or fired state, fired clay-containing or sintered ceramic masses ,
• b) the particles consist of one or more of the compounds specified below: corrosion-resistant, high-melting, non-magnetic metals, carbides, nitrides, carbonitrides or borides of titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum and tungsten,
• c) the average particle size is in a range from 1 nm to 1 μm and the material of the particles in the macroscopic state has an electrical direct current conductivity of 10 ⁵ to 10 ⁷ S / m,
• d) the particles forming the second phase constituent are present within the contiguous first phase constituent in an amount of 5 to 30 vol.%, are distributed in a network and form at least partially connected to one another, a penetrating structure,
• e) the component has an electrical alternating field conductivity of 0.1 to 20 S / m.

2. Bauteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine elektrische Wechselfeldleitfähigkeit von 0,2 bis 4 S/m.2. Component according to claim 1, characterized by a electrical alternating field conductivity from 0.2 to 4 S / m. 3. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Gleichstromleitfähigkeit des Feststoffes von < 10^-6 S/m. 3. Component according to one of claims 1 and 2, characterized by a direct current conductivity of the solid of <10 ^-6 S / m. 4. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Porenvolumen zwischen 1 und 60%.4. Component according to one of claims 1 to 3, characterized by a pore volume between 1 and 60%. 5. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Porenvolumen zwischen 15 und 55% aufweist.5. Component according to one of claims 1 to 4, characterized by a pore volume between 15 and has 55%. 6. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel über den Querschnitt des Bauteils mit unterschiedlichem Füllstoffgradienten verteilt sind.6. Component according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the particles over the Cross section of the component with different Filler gradients are distributed. 7. Verwendung des Bauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur transmissionsarmen Verkleidung eines Gebäudes oder Gerätes von außen oder von innen.7. Use of the component according to one of claims 1 to 6 for low-transmission cladding one Building or device from the outside or from the inside. 8. Verwendung des Bauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Auskleidung einer EMV-Testkammer für elektrische Geräte und Maschinen.8. Use of the component according to one of claims 1 to 6 for lining an EMC test chamber for electrical appliances and machines.