RU2482149C1

RU2482149C1 - Радиопоглощающий материал

Info

Publication number: RU2482149C1
Application number: RU2011145658/05A
Authority: RU
Inventors: Валентин Васильевич Быстров; Денис Александрович Климов; Василий Юрьевич Критский; Евгений Ювенальевич Марчуков; Владимир Евгеньевич Низовцев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн")
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2013-05-20

Abstract

Изобретение относится к радиопоглощающему материалу. Радиопоглощающий материал состоит из полимерного связующего, наполнителя в виде смеси порошкообразного феррита и карбонильного железа с диаметром частиц сферической формы 10-50 мкм и смеси фуллеренов С-60 и С-70. Радиопоглощающий материал дополнительно содержит углеродные нанотрубки в виде многослойных распрямленных нанотрубок диаметром от 10 нм до 0,1 мкм и длиной 10-100 мкм. Технический результат - снижение заметности защищаемого объекта в расширенном до 2,5 раз радиолокационном диапазоне электромагнитных волн. 2 табл., 1 ил.

Description

Изобретение относится к материалам, уменьшающим величину и/или мощность отраженного сигнала от электромагнитной волны радиолокатора в широком диапазоне частот, и может быть использовано в качестве защитного приспособления для уменьшения радиолокационной заметности объектов различных типоразмеров и конфигурации в радиолокационном диапазоне «видимости» электромагнитных волн (ЭМВ).

Известен поглотитель электромагнитного излучения, в котором наполнитель выполнен в виде ориентированных произвольным образом нитей, образующих трехмерную пористую структуру, при этом на часть нитей нанесен проводящий слой.

/US 5561428, кл. H01Q 17/00, опубл. 01.10.1996 г./ /1/.

К его недостаткам можно отнести сложность изготовления при нанесении проводящего слоя на нити и формировании из нитей равномерной трехмерной нитевой структуры в наполнителе.

Известен синтетический диэлектрический материал широкополосного поглощения и отражения, содержащий синтетический материал с распределенными в нем эллипсовидными релеевскими отражателями с максимальным линейным размером, меньшим наименьшей длины волны в заданном частотном диапазоне. Релеевские частицы представляют собой изолятор, покрытый тонкой металлической оболочкой. Толщина материала выбрана больше максимальной длины волны рабочей полосы в синтетическом материале.

/US 5298903, кл. H01Q 17/00, опубл. 29.03.1994 г./ /2/.

К недостаткам данного материала можно отнести сложность его изготовления и нанесения на защищаемый объект.

Наиболее близким по технической сути и назначению к заявляемому изобретению является радиопоглощающий материал, содержащий полимерное связующее, наполнитель в виде смеси порошкообразного феррита и карбонильного железа с диаметром частиц сферической формы 10-50 мкм и смеси фуллеренов С-60 и С-70.

/RU 2300832 C2, МПК H01Q 17/00, опубл. 10.06.2006 / /3/.

К недостаткам данного материала можно отнести узкий диапазон частот облучения, в котором материал эффективно ослабляет отраженные волны.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание эластичного радиопоглощающего материала, который значительно снизит вероятность обнаружения и/или классификации объектов при использовании стационарных и мобильных радиолокаторов, работающих в диапазоне частот от 2 гГц до 20 гГц.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в снижении уровня и/или мощности отраженной электромагнитной волны от объекта в направлении облучающего радиолокатора на 10-20 дБ (в зависимости от требуемой величины снижения) по отношению к уровню и/или мощности лоцирующей электромагнитной волны радиолокатора при его размещении на любом расстоянии от защищаемого объекта.

Технический результат достигается тем, что известный радиопоглощающий материал, содержащий полимерное связующее, наполнитель в виде смеси порошкообразного феррита и карбонильного железа с диаметром частиц сферической формы 10-50 мкм и смеси фуллеренов С-60 и С-70, по предложению, дополнительно содержит углеродные нанотрубки в виде многослойных распрямленных трубок диаметром с 10 нм до 0,1 мкм и длиной 10-100 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полимерное связующее	40-60
Феррит	6-9
Карбонильное железо	28-42
Смесь фуллеренов С-60 и С-70	2-4
Углеродные нанотрубки	4-5

и следующем соотношении фуллеренов в смеси, мас.%:

Фуллерен С-60	70-99,9
Фуллерен С-70	0,1-30.

Добавление в композицию фуллеренов и многослойных распрямленных углеродных нанотрубок приводит к возникновению в материале специфических атомно-молекулярных структур, в которых под воздействием падающей электромагнитной волны возникают флуктуации электронной плотности, значительно снижающие уровень и/или мощность отражаемой в окружающее пространство электромагнитной волны. Наличие случайно ориентированных и равномерно расположенных в объеме полимерного связующего частиц наполнителя различных размеров приводит к образованию релеевских рассеивающих структур различных размеров, что приводит к расширению рабочего частотного диапазона предлагаемого материала. Работает радиопоглощающий материал следующим образом. Часть падающей на материал из пространства СВЧ-энергии электромагнитной волны поглощается путем преобразования в энергию теплового движения молекул материала наполнителя, а часть хаотично переотражается в пространство. В переотражении многократно участвуют все частицы наполнителя, являющиеся равномерно распределенными в полимерной основе элементарными точечными излучателями с широкими диаграммами направленности. Переотражение электромагнитной волны является не зеркальным, а диффузным (по аналогии из оптики можно привести эффект «пыльного зеркала»).

Пример апробации предложенного радиопоглощающего материала. В качестве полимерного связующего использованы латексы марок СКС-50ГПС (ГОСТ 14053-78), БС-50 «А» (ГОСТ 15080-77), БСК-70/2 (ТУ 38.103541-88), DL-950.

Наполнитель составлен в виде смеси карбонильного железа, феррита, фуллеренов (70% С60, 30% С70) и многослойных распрямленных углеродных нанотрубок при следующем соотношении компонентов мас.%: 42; 6; 4 и 5 соответственно. Радиопоглощающий материал может наноситься непосредственно на поверхность защищаемого объекта и/или на гибкую электропроводящую основу, выполненную из тканого и/или нетканого материала, из которого изготавливается чехол, покрытый радиопоглощающим материалом.

В качестве гибкой электропроводящей основы можно использовать нетканые материалы, представленные в таблице 1.

Таблица 1
Тип ткани	РИКМА П-3Н-1000	РИКМА П-10Н-1200	УТТ-2С	TTM арт.56041 «M»
Технические условия	8388-001-17310584-02			8378-491-365455028-00
Конструкция ткани	Полиэфирная ткань, покрытая никелем толщиной 3 мкм	Полиэфирная ткань, покрытая никелем толщиной 10 мкм	Углеродная техническая ткань со специальной пропиткой	Техническая металлизированная ткань с повышенными воздухо-, влаго- и паропроницаемостью
Масса 1 м², г	135±15	210±20	400±10	170±10
Диапазон рабочих температур, °С	-40…+65	-40…+65	-40…+65	-40…+65

Для создания внешнего декоративного слоя использованы эмали, например, марок АС-1151 (акрилстирольная, ТУ 6-10-1029-83), ХВ 16 (хлорвинильная, ТУ 6-10-1301-83), ЭП-140 (эпоксидная, ГОСТ 24709-81), HFA 133, 132, 130 (производство США MILC-83286, полиуретановая полуглянцевая, матовая, глянцевая, артикул 31738/317155/317011). Вышеуказанные эмали наносили на покрытие либо непосредственно, либо на подстилающий грунт.

Радиопоглощающий материал приготавливали путем механического смешивания компонентов непосредственно перед нанесением его на покрываемую поверхность. В зависимости от необходимого значения снижения уровня и/или мощности отражаемой электромагнитной волны готовили смеси с соответствующими соотношениями компонентов наполнителя.

После измерений, произведенных на объекте, выявлено три локальных участка с различными, высокими уровнями и/или мощностями отражаемой электромагнитной волны. Первый - в виде уголкового отражателя на поверхности объекта, второй представлял собой кромку, образованную пересечением двух плоскостей, третий - в виде плоской пластины, расположенной по нормали к оси облучения.

Для ослабления отражения от первого участка потребовалось нанести на него радиопоглощающий материал с рецептурой №1 толщиной 1,5 мм. Это привело к снижению отражения на 13 дБ. На второй участок напылили радиопоглощающий материал толщиной 1,5 мм с рецептурой №2, что привело к снижению отражения на 19 дБ. Для ослабления отражения от третьего участка на пластину был нанесен слой материала толщиной 1,5 мм с рецептурой №3, что привело к снижению отражения на 15 дБ. Состав рецептур представлен в таблице 2. Аналогичные испытания проводили с материалом покрытия, принятого за прототип (см Фиг.). Диаграмма зависимости ослабления мощности отражаемой волны радиолокатора в диапазоне частот 2-20 гГц при использовании полимера с наполнителем в виде феррита, карбонильного железа и с добавлением фуллеренов и многослойных распрямленных углеродных нанотрубок приведена на Фиг. Приведенные характеристики получены для материала толщиной примерно 1,5 мм, нанесенного на металлическую основу.

Таблица 2
Наименование	Состав,%
Рецептура №1	полимерное связующее - 40
	феррит - 9
	карбонильное железо - 42
	Смесь фуллеренов С-60 и С-70 - 4
	Углеродные нанотрубки - 5
Рецептура №2	полимерное связующее - 48
	феррит - 7
	карбонильное железо - 36
	Смесь фуллеренов С-60 и С-70 - 4
	Углеродные нанотрубки - 5
Рецептура №3	полимерное связующее - 45
	феррит - 7
	карбонильное железо - 39
	Смесь фуллеренов С-60 и С-70 - 4
	Углеродные нанотрубки - 5

Использование изобретения по сравнению с известным материалом обеспечивает снижение заметности защищаемого объекта в расширенном до 2,5 раз радиолокационном диапазоне электромагнитных волн (ЭМВ). Производство и использование заявляемого материала не накладывает жестких требований к безопасности персонала и технологическому оборудованию, т.к. все используемые материалы не токсичны.

Claims

Радиопоглощающий материал, содержащий полимерное связующее, наполнитель в виде смеси порошкообразного феррита, и карбонильного железа с диаметром частиц сферической формы 10-50 мкм, и смеси фуллеренов С-60 и С-70, отличающийся тем, что он дополнительно содержит углеродные нанотрубки в виде многослойных распрямленных трубок диаметром от 10 нм до 0,1 мкм и длиной 10-100 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Полимерное связующее 40-60 Феррит 6-9 Карбонильное железо 28-42 Смесь фуллеренов С-60 и С-70 2-4 Углеродные нанотрубки 4-5

и следующем соотношении фуллеренов в смеси, мас.%:
Фуллерен С-60 70-99,9 Фуллерен С-70 0,1-30