RU2502766C1 - Radar absorbent material and method of making radar absorbent coating - Google Patents
Radar absorbent material and method of making radar absorbent coating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2502766C1 RU2502766C1 RU2012124162/05A RU2012124162A RU2502766C1 RU 2502766 C1 RU2502766 C1 RU 2502766C1 RU 2012124162/05 A RU2012124162/05 A RU 2012124162/05A RU 2012124162 A RU2012124162 A RU 2012124162A RU 2502766 C1 RU2502766 C1 RU 2502766C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radar absorbing
- coating
- beads
- binder
- absorbing material
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к технологии изготовления и применения композиционных материалов, состав и структура которых обеспечивает эффективное поглощение (при незначительном отражении) электромагнитной энергии в определенном диапазоне длин радиоволн.The group of inventions relates to manufacturing technology and the use of composite materials, the composition and structure of which provides effective absorption (with little reflection) of electromagnetic energy in a certain range of radio wavelengths.
Один из видов радиопоглощающих материалов (РПМ) представляет собой составы, краски, применяемые для нанесения покрытий, отличающиеся физическими свойствами или действием получаемого покрытия, в частности поглощающие излучения.One type of radar absorbing material (RPM) is a composition, paint used for coating, characterized by physical properties or the action of the resulting coating, in particular absorbing radiation.
Области применения РПМ довольно широки: охватывают различную аппаратуру - летательную, морскую, наземную стационарную и переносные приборы промышленного, оборонного и бытового назначения, а также средства индивидуальной и коллективной защиты от СВЧ-излучений, включая компьютерную технику и технику мобильной телефонии.The scope of RPMs is quite wide: they cover various equipment - aircraft, marine, land-based stationary and portable devices for industrial, defense and domestic purposes, as well as personal and collective protection against microwave radiation, including computer equipment and mobile telephony equipment.
При взаимодействии электромагнитного излучения с радиопоглощающим материалом происходят одновременные процессы поглощения, рассеяния и интерференции радиоволн, что является следствием структурной и геометрической неоднородности материала.When electromagnetic radiation interacts with a radar absorbing material, simultaneous processes of absorption, scattering and interference of radio waves occur, which is a consequence of the structural and geometric heterogeneity of the material.
Одной из важных задач при создании РПМ является требование высокого коэффициента поглощения и одновременно низкого отражения в широком диапазоне длин волн. Важными свойствами радиопоглощающего покрытия являются их термостойкость, эластичность, коррозионная стойкость, стойкость к другим экстремальным условиям. Такой широкий аспект требований РПМ определил и их разнообразие по типу используемых материалов, а также по принципу действия.One of the important tasks in creating RPM is the requirement of a high absorption coefficient and at the same time low reflection in a wide range of wavelengths. Important properties of the radar absorbing coating are their heat resistance, elasticity, corrosion resistance, resistance to other extreme conditions. Such a broad aspect of RPM requirements was also determined by their variety in terms of the type of materials used, as well as the principle of operation.
По характеру взаимодействия с электромагнитными полями РПМ можно разделить на две основные группы:By the nature of the interaction with electromagnetic fields, RPMs can be divided into two main groups:
- диэлектрические, взаимодействующие с Е-составляющей электромагнитного поля, имеющие только электрические потери;- dielectric, interacting with the E-component of the electromagnetic field, having only electrical losses;
- ферромагнитные, взаимодействующие с Е- и Н-составляющими электромагнитного поля, имеющие электрические и магнитные потери.- ferromagnetic, interacting with E- and H-components of the electromagnetic field, having electrical and magnetic losses.
В данной заявке рассматривается РПМ, который относится к группе материалов, имеющих электрические и магнитные потери.This application is considered RPM, which refers to the group of materials having electrical and magnetic losses.
В работе «В.А. Богуш, Т.В. Борботько, А.В. Гусинский, Л.М. Лыньков, А.А. Тамело, Электромагнитные излучения. Методы и средства защиты. Минск Бестпринт, 2003» приведены сведения о свойствах РПП, методах его изготовления с различным подходом к выбору используемого материала:In the work “V.A. Bogush, T.V. Borbotko, A.V. Gusinsky, L.M. Lynkov, A.A. Tamelo, electromagnetic radiation. Methods and means of protection. Minsk Bestprint, 2003 ”provides information on the properties of RPP, methods for its manufacture with a different approach to the choice of material used:
- Для обеспечения наименьшего отражения от внешней поверхности экрана, обращенной к источнику ЭМИ, требуется реализовать плавный переход волновых характеристик от воздуха к рабочему материалу экрана, т.е. сгладить границу раздела сред. Уменьшение отражения ЭМП от поверхности радиопоглощающих материалов добиваются и другими путями, например тем, что материалу придается структура или форма, увеличивающая его активную поверхность, обращенную к излучению. Материал делается волокнистым или пористым, со сложной, покрытой пирамидами или конусами поверхностью. Падая на такую поверхность, электромагнитная волна многократно отражается и теряет значительно больше энергии, чем при падении на ровную поверхность. Подобного эффекта добиваются, когда слои поглощаемого материала (активированный уголь, сажа, порошок карбонильного железа и т.п.) располагают в порядке возрастания их плотности по мере удаления от внешней поверхности экрана, т.е. при постепенном увеличении концентрации проводящих добавок по мере удаления от поверхности материала.- To ensure the least reflection from the outer surface of the screen facing the EMR source, it is required to realize a smooth transition of wave characteristics from air to the working material of the screen, i.e. smooth media interface. Reducing the reflection of EMF from the surface of radar absorbing materials is achieved in other ways, for example, by giving the material a structure or shape that increases its active surface facing radiation. The material is made fibrous or porous, with a complex surface covered with pyramids or cones. When it falls onto such a surface, an electromagnetic wave is reflected many times and loses much more energy than when it falls on a flat surface. A similar effect is achieved when the layers of absorbed material (activated carbon, carbon black, carbonyl iron powder, etc.) are arranged in the order of increasing density as they move away from the outer surface of the screen, i.e. with a gradual increase in the concentration of conductive additives as you move away from the surface of the material.
- Экраны, выполненные из таких материалов, поглощают электромагнитную энергию в широком диапазоне частот и являются более широкополосными по сравнению с поглотителями резонансного типа, использующими четвертьволновое согласование или специфические особенности материала.- Screens made of such materials absorb electromagnetic energy in a wide frequency range and are more broadband than resonance-type absorbers using quarter-wave matching or specific material features.
- Большинство радиопоглощающих материалов (РПМ) имеет значительный вес (их толщина пропорциональна длине волны), высокую стоимость, они чувствительны к воде, пыли, подвержены быстрой эрозии и т.п., поэтому их применение в технике защиты от ЭМП довольно ограничено.- Most radio-absorbing materials (RPMs) have significant weight (their thickness is proportional to the wavelength), high cost, they are sensitive to water, dust, prone to rapid erosion, etc., so their use in EMF protection techniques is quite limited.
- Микрошарики, нанесенные верхним слоем, выступающими из поверхности покрытия - например на величину радиуса микрошарика обеспечивают эффект наименьшего отражения.- Microballs deposited with a top layer protruding from the surface of the coating - for example, by the size of the radius of the microsphere provide the effect of least reflection.
- Увеличения плотности можно добиться изменением послойно гранулометрического состава микрошариков, а также введением микросфер, микропеношариков в состав отдельных слоев.- An increase in density can be achieved by changing the granulometric composition of the microspheres in layers, as well as by introducing microspheres, microspheres into the composition of individual layers.
- Введение микросфер микропеношариков в состав покрытия эквивалентно также уменьшению плотности РПМ.- The introduction of microspheres of microspheres into the coating composition is also equivalent to a decrease in the density of RPM.
Из уровня техники известен радиопоглощающий материал и способ его приготовления, защищенный патентом РФ №2107705, опубликованным 27.03.1996 по индексам МПК C09D 5/32 и C08K 3/10, в котором РПМ содержит полимерное связующее - синтетический клей «Элатон» на основе латекса и магнитный наполнитель - порошкообразный феррит или карбонильное железо при соотношении компонентов в масс %: синтетический клей «Элатон» - 80-20, магнитный наполнитель - 20-80.The prior art knows the radar absorbing material and the method of its preparation, protected by RF patent No. 2107705, published on 03/27/1996 on the indices IPC C09D 5/32 and
Данный материал предназначен для нанесения на изделия исследовательского, медицинского, бытового назначений. Свойства такого материала ограничены из-за его недостаточной износостойкости.This material is intended for application to research, medical, and household products. The properties of such a material are limited due to its insufficient wear resistance.
В патенте РФ №2155420, опубликованном 27.08.2000 по индексам МПК H01Q 17/00, C09D 5/32, G01S 13/00, описана группа изобретений «Радиопоглощающее покрытие, способ получения и управления его свойствами и устройство для дистанционного измерения отражательных свойств покрытий на объектах в СВЧ диапазоне радиоволн». В данном патенте применен вышеописанный РПМ, защищенный патентом РФ №2107705, и предложено радиопоглощающее покрытие (РПП), выполненное в виде слоев РПМ, число которых определяется требуемой величиной коэффициента поглощения покрытия и рассчитывается по формуле с учетом эмпирического коэффициента поглощения электромагнитных волн, учитывающего соотношение компонентов наносимого радиопоглощающего материала и технологические условия нанесения этого материала.In the patent of the Russian Federation No. 21545420, published on 08.27.2000 according to the IPC indices H01Q 17/00, C09D 5/32, G01S 13/00, a group of inventions “Radar absorbing coating, a method for producing and controlling its properties and a device for remote measurement of reflective properties of coatings on objects in the microwave range of radio waves. " In this patent, the above described RPM is used, protected by RF patent No. 2107705, and a radar absorbing coating (RPP) is proposed, made in the form of RPM layers, the number of which is determined by the required absorption coefficient of the coating and is calculated by the formula taking into account the empirical absorption coefficient of electromagnetic waves, taking into account the ratio of components applied radar absorbing material and technological conditions for applying this material.
Радиопоглощающее покрытие не обладает достаточной износостойкостью ввиду нестойкости применяемого материала.The radar absorbing coating does not have sufficient wear resistance due to the instability of the material used.
В патенте РФ №2355081, опубликованном 10.05.2009 по индексу МПК H01Q 17/00, защищен радиопоглощающий материал, предназначенный для экранирования электромагнитного излучения при создании средств радиоэлектронной аппаратуры. Заявлен технический результат повышения радиопоглощающих свойств материала как электрической, так и магнитной составляющей электромагнитного излучения радиоволнового диапазона. Повышение радиопоглощающих свойств материала достигается за счет ввода в полимерный диэлектрический материал, содержащий микрогранулы, матрицы которых являются прозрачными для излучения радиоволнового диапазона, веществ, поглощающих электрическую и магнитную составляющие радиоволнового излучения, в составе микрогранул, при этом каждый вид микрогранул содержит только одно радиопоглощающее вещество, выбранное из группы, содержащей феррит, медь, фуллерен С70, равномерно распределенное во все объеме материала в форме нанокластеров.RF patent No. 2355081, published May 10, 2009 according to the IPC index H01Q 17/00, protects radio-absorbing material designed to shield electromagnetic radiation when creating electronic equipment. The claimed technical result of increasing the radar absorbing properties of the material of both the electric and magnetic components of the electromagnetic radiation of the radio wave range. The increase in the radio-absorbing properties of the material is achieved by introducing into the polymer dielectric material containing microspheres, the matrices of which are transparent for the radiation of the radio wave range, substances that absorb the electric and magnetic components of the radio-wave radiation, in the composition of the micro-granules, with each type of micro-granules containing only one radio-absorbing substance, selected from the group consisting of ferrite, copper, C 70 fullerene, uniformly distributed in the entire volume of the material in the form of nanoclusters.
В данном техническом решении применены более одного вида микрогранул сомнительной твердости и химической стойкости, представляющие собой, по-видимому, весьма дорогостоящую композицию, сложную в изготовлении и в нанесении РПП.In this technical solution, more than one type of microgranules of doubtful hardness and chemical resistance are used, which are, apparently, a very expensive composition, difficult to manufacture and to apply RPP.
В патенте РФ №2375395, опубликованном 10.12.2009 по индексам МПК C09D 5/32 и H01Q 17/00, заявлен композиционный материал для поглощения электромагнитных волн на основе магнитодиэлектрического материала, содержащий полимерное диэлектрическое связующее, представляющее собой полиорганосилоксановый олигомер с добавкой катализатора, и магнитодиэлектрический тонкодисперсный наполнитель, выполненный из сплава железо-алюминий при соотношении (87,5-88,5):(12,5-11,5), вес % соответственно, при следующем соотношении исходных компонентов в композиционном материале (вес %): полиорганосилоксановый олигомер - 33,5-40,0; катализатор - 1,5-2,0; магнитодиэлектрический тонкодисперсный наполнитель - 65-58. Заявлены высокий коэффициент поглощения, широкий диапазон рабочих частот и улучшенные эксплуатационные характеристики.In the patent of the Russian Federation No. 2375395, published on December 10, 2009 according to the IPC indices C09D 5/32 and H01Q 17/00, a composite material for absorbing electromagnetic waves based on a magnetodielectric material is claimed, containing a polymer dielectric binder, which is a polyorganosiloxane oligomer with a catalyst additive, and a magnetodielectric finely dispersed filler made of an iron-aluminum alloy with a ratio of (87.5-88.5) :( 12.5-11.5), weight%, respectively, with the following ratio of the starting components in the composite material ( %): Polyorganosiloxane oligomer - 33,5-40,0; the catalyst is 1.5-2.0; finely divided magnetodielectric filler - 65-58. Declared a high absorption coefficient, a wide range of operating frequencies and improved performance.
Данное техническое решение представляет собой покрытие - краску, в которой вместо пигмента введен активный микропорошок с сомнительными триботехническими и прочностными свойствами, изготовленный из дорогостоящего материала по сложной технологии, включающей измельчение до микропорошка и рассев.This technical solution is a coating - a paint, in which an active micropowder with dubious tribotechnical and strength properties is introduced instead of pigment, made of expensive material using a complex technology, including grinding to micropowder and sieving.
За прототип заявляемой группы изобретений выбран патент РФ №2155420.For the prototype of the claimed group of inventions, the patent of the Russian Federation No. 21545420 was selected.
Задача нового технического решения заключается в создании радиопоглощающего материала, обеспечивающего РПП с повышенными физико-техническими характеристиками: твердость, износостойкость, морозостойкость, изотропность, стабильность радиопоглощающих свойств, а также низкая цена сырья и рентабельность производства покрытия, удобство его нанесения.The task of the new technical solution is to create a radar absorbing material that provides RPP with improved physical and technical characteristics: hardness, wear resistance, frost resistance, isotropy, stability of radar absorbing properties, as well as low cost of raw materials and the cost-effectiveness of coating production, ease of application.
Технический результат достигается за счет нового композиционного состава РПМ, включающим мелкодисперсный наполнитель и связующее вещество, в котором в отличие от прототипа, мелкодисперсный наполнитель представляет собой микрошарики, изготовленные из природного граната по плазменной технологии.The technical result is achieved due to the new composition of the RPM, including a finely divided filler and a binder, in which, unlike the prototype, the finely divided filler is beads made of natural garnet using plasma technology.
Композиция предпочтительна при следующем соотношении компонентов в масс %: микрошарики - 20-70; связующее вещество - остальное.The composition is preferred in the following ratio of components in mass%: beads - 20-70; the binder is the rest.
Заявленные концентрации составляющих РПМ обеспечивают свойства радиопоглощения материала в широком диапазоне электромагнитных волн (ЭМВ). Для увеличения поглощательных свойств покрытий на объектах в СВЧ-диапазоне радиоволн требуется наибольшее содержание микрошариков природного граната.The claimed concentrations of RPM components provide the properties of the radio absorption of the material in a wide range of electromagnetic waves (EMW). To increase the absorption properties of coatings at objects in the microwave range of radio waves, the highest content of microspheres of natural garnet is required.
Микрошарики предпочтительно имеют размер фракций от 10 до 800 мкм, что является оптимальным решением для получения необходимых свойств РПМ. Применение фракций микрошариков меньшего размера нецелесообразно из-за недостаточного воздействия твердой основы, а использование более крупных фракций нецелесообразно ввиду недостаточной стабильности формы шариков.The beads preferably have a particle size of from 10 to 800 microns, which is the optimal solution to obtain the necessary properties of RPM. The use of smaller bead fractions is impractical due to insufficient exposure to a solid base, and the use of larger fractions is not practical due to the insufficient stability of the shape of the balls.
Связующее вещество может быть использовано в виде полимерного вещества, например, эпоксидного клея или другого синтетического клея с необходимыми свойствами для РПМ, например, «Элатон». Названные вещества являются наиболее распространенными и удобными для производства РПМ.The binder can be used in the form of a polymeric substance, for example, epoxy glue or other synthetic glue with the necessary properties for RPM, for example, "Elaton". The named substances are the most common and convenient for the production of RPM.
Возможно применение некоторых других связующих веществ, которые способны обеспечить заявленные свойства РПМ. В качестве связующего, кроме полимерного материала, допустимо применять минерально-полимерное или минеральное связующее, например акрил, винил, или смесь акрила или винила с жидким стеклом, или жидкое стекло, или их порошковые модификации. Допустимы кремнийорганические связующие.Perhaps the use of some other binders that are able to provide the claimed properties of RPM. As a binder, in addition to the polymeric material, it is permissible to use a mineral-polymer or mineral binder, for example acrylic, vinyl, or a mixture of acrylic or vinyl with liquid glass, or liquid glass, or their powder modifications. Organosilicon binders are acceptable.
Связующее вещество целесообразно дополнить мелкодисперсными частицами кобальта, предпочтительно, в количестве от 0,01 до 1,0 масс %. что обеспечивает РПМ дополнительными ферромагнитными свойствами, не нарушая других заявленных свойств РПМ.It is advisable to supplement the binder with finely divided cobalt particles, preferably in an amount of from 0.01 to 1.0 mass%. which provides RPM with additional ferromagnetic properties without violating other declared properties of RPM.
Способ получения радиопоглощающего покрытия включает нанесение на подложку слоев радиопоглощающего материала до образования заданной толщины радиопоглощающего покрытия с обеспечением расчетного коэффициента поглощения электромагнитных волн, в котором, в отличие от прототипа, на подложку наносят послойно радиопоглощающий материал, представляющий собой смесь микрошариков, изготовленных из природного граната по плазменной технологии, и связующего вещества.A method of producing a radar absorbing coating involves applying layers of radar absorbing material to a substrate until a predetermined radar absorbing coating thickness is formed, providing a calculated absorption coefficient of electromagnetic waves, in which, unlike the prototype, a radar absorbing material is applied to the substrate, which is a mixture of beads made from natural garnet using plasma technology, and a binder.
РПМ может иметь следующий состав компонентов в масс %: микрошарики - 20-70, связующее вещество - остальное. Для нанесения радиопоглощающего покрытия используют радиопоглощающий материал, содержащий микрошарики с размером фракций от 10 до 800 мкм.RPM can have the following composition of components in mass%: beads - 20-70, a binder - the rest. For applying a radar absorbing coating, a radar absorbing material is used containing microspheres with a particle size of 10 to 800 microns.
Радиопоглощающий материал может быть выполнен со связующим веществом, в состав которого включены мелкодисперсные частицы кобальта в количестве от 0,01 до 1,0 масс.%.The radar absorbing material can be made with a binder, the composition of which includes fine particles of cobalt in an amount of from 0.01 to 1.0 wt.%.
РПП изготавливается, как правило, в виде слоев РПМ, нанесенных на металлическую или диэлектрическую подложку, которая представляет собой поверхность защищаемого изделия. Нанесение слоев РПМ традиционно производится путем сухого распыления с последующей сушкой каждого слоя. Толщина каждого слоя и количество слоев определяется заданными условиями получения РПП, определяющими необходимые конкретные параметры покрытия.RPP is made, as a rule, in the form of RPM layers deposited on a metal or dielectric substrate, which is the surface of the protected product. The application of RPM layers is traditionally done by dry spraying followed by drying of each layer. The thickness of each layer and the number of layers is determined by the specified conditions for obtaining RPP, which determine the necessary specific coating parameters.
Нанесенное РПП закрепляют с помощью термообработки, что обеспечивает прочность покрытия, на которое затем можно нанести защитную маскировочную краску.The applied RPP is fixed by heat treatment, which ensures the strength of the coating, which can then be coated with a protective masking paint.
Природный минерал гранат (альмандин) обладает высокой твердостью и прочностью до 8 ед. по шкале Мооса, содержит оксиды железа более 30%, широко распространен в природе - имеются месторождения в Австралии, Индии, Новой Зеландии, России и других странах.The natural mineral garnet (almandine) has high hardness and strength up to 8 units. according to the Mohs scale, it contains iron oxides of more than 30%, it is widely distributed in nature - there are deposits in Australia, India, New Zealand, Russia and other countries.
Отходы граната используются для производства микрошариков по плазменной технологии (Россия - ЗАО "СПЕЦХИММОНТАЖ"). Микрошарики из граната обладают рядом уникальных свойств - высокой твердостью около 3ГПа, высокой химической стойкостью практически ко всем кислотам, идеальной сферической формой, хорошей адгезией к различным клеевым связкам бетонов, эпоксидным и полиэфирным смолам. Известно свойство микрошариков из стекол, которым обладают и микрошарики из граната (примерно 36% кремнезема в составе), повышать морозостойкость изделий, препятствовать развитию трещин при их использовании в качестве наполнителей или добавок в наполнители.Pomegranate waste is used for the production of microspheres by plasma technology (Russia - CJSC SPETSKHIMMONTAZH). Pomegranate beads have a number of unique properties - high hardness of about 3 GPa, high chemical resistance to almost all acids, perfect spherical shape, good adhesion to various adhesive bonds of concrete, epoxy and polyester resins. The property of glass beads, which are also possessed by pomegranate beads (approximately 36% of silica in the composition), is known to increase the frost resistance of products, and to prevent the development of cracks when used as fillers or additives in fillers.
Микрошарики, введенные в покрытие, обеспечивают антивандальные свойства, т.к. скользкая и чрезвычайно твердая поверхность шариков не дает оставлять царапины, а следы посторонних покрытий легко счищаются с упрочненной поверхности. Стабильность свойств микрошариков из граната обеспечивается также простотой классификации по фракциям. Можно добиваться высокой монодисперсности материала. Оптимально получение микрошариков по плазменной технологии в диапазоне от 10 мкм до 800 мкм.The beads introduced into the coating provide anti-vandal properties, as the slippery and extremely hard surface of the balls does not leave scratches, and traces of extraneous coatings are easily cleaned from the hardened surface. The stability of the properties of garnet beads is also ensured by the ease of classification by fractions. It is possible to achieve high monodispersity of the material. Optimal production of microspheres by plasma technology in the range from 10 μm to 800 μm.
Минерал гранат и микрошарики из него относятся к электроизоляционым материалам. Микрошарики чрезвычайно легко замешиваются в связующем веществе и могут использоваться при трибостатическом напылении материалов, электростатическом напылении, в различных порошковых красках, а также при плазменном напылении. Плазменное напыление позволило создавать на поверхности металлов твердое химически стойкое покрытие.Mineral garnet and beads from it belong to electrical insulating materials. Microballs are extremely easy to knead in a binder and can be used in tribostatic spraying of materials, electrostatic spraying, in various powder paints, as well as in plasma spraying. Plasma spraying allowed the creation of a solid chemically resistant coating on the surface of metals.
При введении в состав полиэфирных порошковых красок микрошариков последние должны обладать высокой атмосферостойкостью, стойкостью к ультрафиолетовому облучению, хорошей механической прочностью и теплостойкостью.When microspheres are introduced into the composition of polyester powder paints, the latter should have high weather resistance, resistance to ultraviolet radiation, good mechanical strength and heat resistance.
Свойство микрошариков из граната и аналогичных материалов работать в качестве инертного наполнителя в смесях позволяет добавлять в смеси различные порошковые материалы, в т.ч. сфероидизированные, для изменения физико-химических характеристик покрытий, изготовленных из них. Допустимо применение добавок в виде магнитных порошков различной дисперсности, фуллеренов, микропорошков графита и других подобных наполнителей с учетом вяжущей способности связующего, т.к. при введении наполнителей, начиная с некоторой величины вяжущей способности связующего, для каждого наполнителя разной, становится трудно или невозможно замешать (создать) композицию, настолько повышается ее вязкость.The property of garnet beads and similar materials to work as an inert filler in mixtures allows the addition of various powder materials to mixtures, including spheroidized, to change the physico-chemical characteristics of coatings made from them. It is permissible to use additives in the form of magnetic powders of various fineness, fullerenes, graphite micropowders and other similar fillers, taking into account the binding capacity of the binder, since with the introduction of fillers, starting from a certain value of the binding capacity of the binder, it is different for each filler, it becomes difficult or impossible to knead (create) the composition, its viscosity is increased so much.
Микрошарики из природного граната, благодаря своим свойствам, обеспечивают хорошую изотропность; изготовление РПМ с основой из таких микрошариков удобно, т.к. обеспечивается легкое замешивание микрошариков со связующим. Этот материал имеет стабильность по химическому составу и фракциям в результате плазменной обработки сырья в соответствии с поставленной задачей процесса изготовления. Микрошарики из граната имеют в своем составе до 2% диоксида титана, что также улучшает свойства покрытий с их использованием. Следует также отметить высокую термостойкость граната и микрошариков из него - до 1250°С.Microbeads made from natural garnet, due to their properties, provide good isotropy; manufacturing RPM with a base of such beads is convenient, because easy mixing of the beads with a binder is provided. This material has stability in chemical composition and fractions as a result of plasma processing of raw materials in accordance with the task of the manufacturing process. Pomegranate beads incorporate up to 2% titanium dioxide, which also improves the properties of coatings using them. It should also be noted the high heat resistance of garnet and beads from it - up to 1250 ° C.
Испытания микрошариков из граната-альмандина показали, что они являются инертными наполнителями в эпоксидных и полиэфирных смолах - красках и покрытиях, а также цементных и акриловых красках и покрытиях. Работа с резинами, битумами и другими материалами показала также их высокие технологические качества.Tests of almandine garnet beads showed that they are inert fillers in epoxy and polyester resins - paints and coatings, as well as cement and acrylic paints and coatings. Work with rubbers, bitumen and other materials also showed their high technological qualities.
Введение микрошариков в качестве наполнителя не ведет к существенному повышению вязкости краски, покрытия в отличие от обычных наполнителей порошков (неправильной формы). Это безусловно является существенным технологическим преимуществом микрошариков в качестве наполнителя полиэфирных, эпоксидных и иных композитов.The introduction of beads as a filler does not lead to a significant increase in the viscosity of the paint coating, in contrast to conventional powder fillers (irregular shape). This is undoubtedly a significant technological advantage of microspheres as a filler for polyester, epoxy and other composites.
Сплошные микросферы (микрошарики) могут выдерживать переработку высокой интенсивности. Последнее означает, что условия нанесения покрытий могут быть максимально жесткими и несравнимыми с любыми другими покрытиями. Твердость и модуль упругости микрошариков из граната-альмандина находятся на уровне лучших закаленных сталей и удовлетворяют любым условиям нанесения покрытий. Использование микрошариков из граната-альмандина для шарикоструйной обработки стальных деталей известно, и при порошковой окраске, при распылении краски под высоким давлением заодно упрочняется поверхность во время нанесения покрытия.Continuous microspheres (beads) can withstand high-intensity processing. The latter means that the coating conditions can be as stringent and incomparable with any other coatings. The hardness and modulus of elasticity of beads made from garnet-almandine are at the level of the best hardened steels and satisfy any coating conditions. The use of beads from almandine garnet for ball blasting of steel parts is known, and when powder coating, when spraying paint under high pressure, the surface hardens at the same time during coating.
В лаборатории ФГУ ТИСНУМ были проведены измерения свойства твердости микрошариков из гранатового песка диаметром 200-300 мкм. В таблице приведены результаты измерений методом измерительного динамического индентирования на сканирующем зондовом микроскопе «НаноСкан-ЗД».In the laboratory of the Federal State Institution TISNUM, measurements were made of the hardness properties of microspheres from pomegranate sand with a diameter of 200-300 microns. The table shows the results of measurements by the method of measuring dynamic indentation on a scanning probe microscope "NanoScan-ZD".
Вышеприведенные сведения по свойствам микрошариков из природного граната подтверждают достижение технического результата в соответствии с поставленной задачей нового изобретения в заявленной совокупности существенных признаков. При этом до сих пор данный материал не использовался с такой же целью, что подтверждает изобретательский уровень нового технического решения.The above information on the properties of beads made of natural garnet confirm the achievement of a technical result in accordance with the task of the new invention in the claimed combination of essential features. However, until now this material has not been used for the same purpose, which confirms the inventive step of the new technical solution.
В заявляемом РПМ используют микрошарики из природного граната -альмандина, получаемые по плазменной технологии. Преимущественно размеры микрошариков для изготовления РПМ составляют от 10 до 800 мкм. Исследование микрошариков из граната производилось с помощью электронного микроскопа. Форма микрошариков оказалась точно сферической с допусками не больше 0,1% от их диаметра.In the claimed RPM use beads from natural pomegranate-almandine obtained by plasma technology. Mostly the sizes of the microspheres for the manufacture of RPMs are from 10 to 800 microns. The study of bead microspheres was carried out using an electron microscope. The shape of the beads turned out to be precisely spherical with tolerances of not more than 0.1% of their diameter.
Физические свойства материала граната - альмандина недостаточны для получения СВЧ свойств и синергетического эффекта до плазменной обработки. После плазменной обработки, связанной со сфероидизацией, получается также синергетический эффект, отличающий заявляемое техническое решение от аналогов и прототипа. Получаемые микрошарики граната обладают магнитными свойствами, необходимыми для создания радиопоглощающего материала.The physical properties of the material of pomegranate - almandine are insufficient to obtain microwave properties and a synergistic effect before plasma treatment. After plasma treatment associated with spheroidization, a synergistic effect is also obtained that distinguishes the claimed technical solution from analogues and prototype. The resulting garnet beads have the magnetic properties necessary to create a radar absorbing material.
Обработка исходного сырья - природного граната в плазме высочастотного разряда обеспечивает идеально сферическую форму микрошариков и насыщение их плазмообразующим газом азотом, что изменяет магнитные свойства исходного сырья в диапазоне СВЧ.Processing of the feedstock — natural garnet in a high-frequency discharge plasma — ensures the perfectly spherical shape of the beads and their saturation with plasma-forming gas with nitrogen, which changes the magnetic properties of the feedstock in the microwave range.
Микрошарики в количестве 20-70 масс % соединяют со связующим веществом, например, составом для порошковых красок путем сухого замешивания. Составы для порошковых красок легко замешиваются с микрошариками из гранатового песка, разнообразие составов и пигментов обеспечивает необходимое качество покрытия на подходящих для того или иного состава материалах.Microspheres in an amount of 20-70 mass% are combined with a binder, for example, a composition for powder paints by dry mixing. Compositions for powder paints are easily mixed with pomegranate sand beads, a variety of compositions and pigments provides the necessary coating quality on materials suitable for a particular composition.
Заявленный состав РПМ обеспечивает свойства РПП в широком диапазоне электромагнитных волн. Для увеличения поглощательных свойств покрытий на объектах в СВЧ-диапазоне радиоволн требуется наибольшее содержание микрошариков природного граната.The claimed composition of the RPM provides the properties of the RPP in a wide range of electromagnetic waves. To increase the absorption properties of coatings at objects in the microwave range of radio waves, the highest content of microspheres of natural garnet is required.
Введение в покрытие микрошариков высокой твердости (даже избыточное, даже выступающими микрошариками из поверхности покрытия) обеспечивает тот же эффект, как и введение в краски для дорожных покрытий микрошариков из стекла - стойкость к износу.The introduction of high hardness microspheres into the coating (even excessive, even protruding microspheres from the surface of the coating) provides the same effect as the introduction of glass microspheres into road paint - resistance to wear.
На Фиг.1 представлены зависимости коэффициента поглощения L (дБ) электромагнитной волны от частоты (ГГц) в диапазоне СВЧ для различных образцов покрытия РПМ: кривая 1 - использованы микрошарики граната с оксидом железа при толщине покрытия (d) 1,1 мм; кривая 2 - использованы микрошарики феррохрома (для сравнения) при толщине покрытия 1,2 мм; кривая 3 - использованы микрошарики граната с толщиной покрытия 1,5 мм; кривая 4 - использованы микрошарики граната с толщиной покрытия 2,7 мм.Figure 1 shows the dependence of the absorption coefficient L (dB) of the electromagnetic wave on the frequency (GHz) in the microwave range for various RPM coating samples: curve 1 - microspheres of garnet with iron oxide were used with a coating thickness (d) of 1.1 mm; curve 2 - used microspheres of ferrochrome (for comparison) with a coating thickness of 1.2 mm; curve 3 - used pomegranate beads with a coating thickness of 1.5 mm; curve 4 - used pomegranate beads with a coating thickness of 2.7 mm.
На Фиг.2 представлены зависимости коэффициента поглощения l=L/d (дБ/мм) электромагнитной волны, приведенного на единицу толщины покрытия, от частоты в диапазоне СВЧ для образцов, указанных на Фиг.1.Figure 2 presents the dependence of the absorption coefficient l = L / d (dB / mm) of the electromagnetic wave, given per unit thickness of the coating, on the frequency in the microwave range for the samples indicated in Figure 1.
Пример №1 осуществления способа получения РПП.Example No. 1 of the implementation of the method of obtaining RPP.
На поверхность стальной пластины толщиной 1,2 мм наносят один слой РПМ, состоящий из микрошариков граната альмандина фракции 20-100 мкм в количестве 20 масс % на 80 масс % порошкового связующего из эпоксидной смолы отвердителя, путем сухого распыления с помощью установки трибостатического порошкого напыления типа «Трибостат-1» или «Трибостат-3». Расход материала на 1 м2 составляет 80-120 грамм, время напыления - 5-7 минут. С помощью инфракрасной лампы и вентилятора осуществляют сушку нанесенного слоя при температуре 180-200°C в течение 10-20 мин. Толщина слоя РПП составляет 40-120 мкм.On the surface of a steel plate with a thickness of 1.2 mm, one RPM layer is applied, consisting of micro balls of almandine garnet of a fraction of 20-100 microns in an amount of 20 mass% to 80 mass% of hardener epoxy resin binder, by dry spraying using a tribostatic powder spraying machine of the type "Tribostat-1" or "Tribostat-3". The material consumption per 1 m 2 is 80-120 grams, the spraying time is 5-7 minutes. Using an infrared lamp and a fan, the applied layer is dried at a temperature of 180-200 ° C for 10-20 minutes. The thickness of the RPP layer is 40-120 microns.
Данный слой РПП обладает свойствами радиопоглощения - 5-6 дБ на длине волны 38 ГГц, Твердость слоя обусловлена твердостью микрошариков природного граната и составляет более 3ГПа.This RPP layer has the properties of radio absorption - 5-6 dB at a wavelength of 38 GHz. The hardness of the layer is due to the hardness of the microballoons of natural garnet and is more than 3 GPa.
Пример №2 осуществления способа получения РПП.Example No. 2 of the implementation of the method of obtaining RPP.
Однослойный радиопоглощающий образец, выполненный по технологии примера №1 из РПМ, содержащего в равных весовых долях эпоксидную смолу и микрошарики граната диаметром 150 мкм, показал поглощение не хуже 10 дБ в диапазоне 40-70 ГГц.A single-layer radar absorbing sample made according to the technology of Example No. 1 from RPM containing equal weight fractions of epoxy resin and garnet beads with a diameter of 150 μm showed an absorption of no worse than 10 dB in the range of 40-70 GHz.
Пример №3 осуществления способа получения РПП.Example No. 3 of the implementation of the method of obtaining RPP.
На поверхность диэлектрической подложки нанесли первый слой РПМ, состоящий из эпоксидной смолы в количестве 30 масс % и микрошариков граната альмандина в количестве 70 масс %. После сушки первого слоя нанесли поочередно второй, третий и четвертый слои того же материала с сушкой каждого слоя. После нанесения слоев осуществляют термообработку РПП путем инфракрасной сушки. Четырехслойный образец РПП площадью 150×150 мм и толщиной в верхнем слое 50 мкм, во втором 100 мкм, в третьем 200 мкм и в четвертом 500 мкм показал поглощение -10 дБ в полосе частот от 30 до 65 ГГц.On the surface of the dielectric substrate was applied the first layer of RPM, consisting of epoxy resin in an amount of 30 wt% and microspheres of almandine garnet in an amount of 70 mass%. After drying the first layer, the second, third and fourth layers of the same material were applied alternately with drying of each layer. After applying the layers, the RPP is heat treated by infrared drying. A four-layer RPP sample with an area of 150 × 150 mm and a thickness in the upper layer of 50 μm, in the second 100 μm, in the third 200 μm and in the fourth 500 μm showed an absorption of -10 dB in the frequency band from 30 to 65 GHz.
Исследования радиопоглощения плоских образцов нанесенных на подложки смеси из микрошариков и эпоксидной смолы производилось с помощью серийных приборов Р-65, Р-68 и Р-69 в диапазоне частот от 5 до 60 ГГц.The radio absorption studies of flat samples of mixtures of microspheres and epoxy deposited onto substrates were carried out using serial devices R-65, R-68 and R-69 in the frequency range from 5 to 60 GHz.
В качестве связующего возможно применение известного запатентованного материала «Спецпласт 109» (патенты РФ №№2100395 и 2103288).As a binder, it is possible to use the well-known patented material "Special Plast 109" (RF patents Nos. 2100395 and 2103288).
Все образцы радиопоглощающих покрытий, выполненных их радиопоглощающего материала с основой в виде микрошариков из природного граната, показывают стабильность радиопоглощающих свойств, высокие качества по изностойкости, морозостойкости. Нанесение покрытий имеет высокую рентабельность - достаточно применение одного устройства для нанесения покрытия с различным количеством слоев, в том числе для покрытия сложных рельефов.All samples of radar absorbing coatings made of their radar absorbing material with a base in the form of beads made of natural garnet show stability of the radar absorbing properties, high qualities of wear resistance, frost resistance. Coating has a high profitability - it is enough to use one device for coating with a different number of layers, including for coating complex reliefs.
Сырье и микрошарики из граната-альмандина являются чрезвычайно дешевыми материалами, стоимость сырья - гранатового песка с доставкой около 0.5 доллара за килограмм, а микрошариков менее 2-х долларов за килограмм (ориентировочно цены ЗАО «СПЕЦХИММОНТАЖ»). При учете высокой тиксотропности микрошариков по плазменной технологии в качестве наполнителей красок и покрытий получаются высокоэкономичные материалы, несравнимые с любыми аналогами, чрезвычайно дорогими в изготовлении.Raw materials and microspheres from pomegranate-almandine are extremely cheap materials, the cost of raw materials is pomegranate sand with a delivery of about 0.5 dollars per kilogram, and microspheres are less than 2 dollars per kilogram (estimated prices of CJSC SPETSKHIMMONTAZH). Taking into account the high thixotropy of microspheres by plasma technology as fillers for paints and coatings, highly economical materials are obtained that are incomparable with any analogues that are extremely expensive to manufacture.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012124162/05A RU2502766C1 (en) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | Radar absorbent material and method of making radar absorbent coating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012124162/05A RU2502766C1 (en) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | Radar absorbent material and method of making radar absorbent coating |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012124162A RU2012124162A (en) | 2013-12-10 |
| RU2502766C1 true RU2502766C1 (en) | 2013-12-27 |
Family
ID=49682858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012124162/05A RU2502766C1 (en) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | Radar absorbent material and method of making radar absorbent coating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2502766C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2599498C2 (en) * | 2014-12-08 | 2016-10-10 | Закрытое акционерное общество "СПЕЦХИММОНТАЖ" | Method and device for cleaning and sterilization with help of microspheres |
| RU2637701C1 (en) * | 2017-01-11 | 2017-12-06 | Владимир Петрович Кудрявцев | Radar absorbent asphalt-concrete mixture and roadway covering made from this mixture |
| RU2664885C1 (en) * | 2017-12-06 | 2018-08-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Method for changing a background-target image of an object formed by a radar station |
| RU2696747C1 (en) * | 2018-07-31 | 2019-08-05 | Открытое акционерное общество "Асфальтобетонный завод N 1" | Composition for filling expansion joints and method of its preparation |
| RU2783658C1 (en) * | 2022-02-22 | 2022-11-15 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Radio absorbing material and method for producing radio absorbing coating |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5786785A (en) * | 1984-05-21 | 1998-07-28 | Spectro Dynamics Systems, L.P. | Electromagnetic radiation absorptive coating composition containing metal coated microspheres |
| RU2200177C1 (en) * | 2001-08-07 | 2003-03-10 | Московский государственный инженерно-физический институт | Method of obtaining radio-absorbing coat |
| CN101294047A (en) * | 2008-06-04 | 2008-10-29 | 北京航空航天大学 | Radar wave absorbing paint with hollow microsphere as filling material and preparation method thereof |
| RU2382804C1 (en) * | 2008-10-24 | 2010-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет" (ТГУ) | Method of making radar absorbent material and radar absorbent material made using said method |
-
2012
- 2012-06-01 RU RU2012124162/05A patent/RU2502766C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5786785A (en) * | 1984-05-21 | 1998-07-28 | Spectro Dynamics Systems, L.P. | Electromagnetic radiation absorptive coating composition containing metal coated microspheres |
| RU2200177C1 (en) * | 2001-08-07 | 2003-03-10 | Московский государственный инженерно-физический институт | Method of obtaining radio-absorbing coat |
| CN101294047A (en) * | 2008-06-04 | 2008-10-29 | 北京航空航天大学 | Radar wave absorbing paint with hollow microsphere as filling material and preparation method thereof |
| RU2382804C1 (en) * | 2008-10-24 | 2010-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет" (ТГУ) | Method of making radar absorbent material and radar absorbent material made using said method |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2599498C2 (en) * | 2014-12-08 | 2016-10-10 | Закрытое акционерное общество "СПЕЦХИММОНТАЖ" | Method and device for cleaning and sterilization with help of microspheres |
| RU2637701C1 (en) * | 2017-01-11 | 2017-12-06 | Владимир Петрович Кудрявцев | Radar absorbent asphalt-concrete mixture and roadway covering made from this mixture |
| RU2664885C1 (en) * | 2017-12-06 | 2018-08-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Method for changing a background-target image of an object formed by a radar station |
| RU2696747C1 (en) * | 2018-07-31 | 2019-08-05 | Открытое акционерное общество "Асфальтобетонный завод N 1" | Composition for filling expansion joints and method of its preparation |
| RU2783658C1 (en) * | 2022-02-22 | 2022-11-15 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Radio absorbing material and method for producing radio absorbing coating |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012124162A (en) | 2013-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2502766C1 (en) | Radar absorbent material and method of making radar absorbent coating | |
| Fan et al. | Evaluation of the microwave absorption property of flake graphite | |
| CA1341340C (en) | Electromagnetic radiation absorptive coating composition containing metal coated microspheres | |
| CN1328330C (en) | Composite electromagnetic wave shielded coating and its preparing method | |
| EP2980811B1 (en) | Composite magnetic powder for noise suppressing | |
| CN104628422B (en) | A kind of coated with silica magnetic nanoparticle makes the method that cement or concrete have absorbing property and solid surface | |
| Peymanfar et al. | Preparation and characterization of MWCNT/Zn 0.25 Co 0.75 Fe 2 O 4 nanocomposite and investigation of its microwave absorption properties at X-band frequency using silicone rubber polymeric matrix | |
| JP6363460B2 (en) | Thermal barrier pavement | |
| KR102380236B1 (en) | Hexagonal plate-shaped ferrite powder, method for producing same, and resin composition and molded article using said ferrite powder | |
| CN104558657A (en) | Anti-blue-light and anti-glare protective film | |
| CN107474733A (en) | The synthetic method of polysilazane Ceramic precursor resin and a kind of antiradar coatings | |
| Wang et al. | Investigation on anticorrosion performance of polyaniline‐mesoporous MCM‐41 composites in new water‐based epoxy coating | |
| US20160254600A1 (en) | Electromagnetic field absorbing composition | |
| Xia et al. | Paradox effects of flake carbonyl iron on the photodegradation behaviors of epoxy-based wave-absorbing coatings: Photo-catalytic and UV blocking | |
| CN105462178B (en) | The microwave absorption composite epoxy resin preparation method that a kind of nano-sized iron oxide mixes | |
| RU2382804C1 (en) | Method of making radar absorbent material and radar absorbent material made using said method | |
| RU2423761C1 (en) | Method of producing multilayer radar absorbent material and radar absorbent material produced using said method | |
| CN102337101B (en) | Composition for electromagnetic shielding, device using same and structure preparation method | |
| RU2657018C1 (en) | Absorber electromagnetic waves of the gigahertz range | |
| Wang et al. | A super-hydrophobic composite coating with near-infrared low reflection and low emissivity of 8∼ 14 μm | |
| KR100679486B1 (en) | Manufacturing method of electromagnetic absorber | |
| CN102103918B (en) | Thin low-frequency wave-absorbing material and preparation method thereof | |
| RU2783658C1 (en) | Radio absorbing material and method for producing radio absorbing coating | |
| RU2247760C1 (en) | Composition for absorption of electromagnetic emission and a method for preparation thereof | |
| RU162226U1 (en) | ELECTROMAGNETIC RADIATION ABSORPTION DEVICE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180602 |