SE455451B - Absorbator for elektromagnetiska vagor, innefattande ett elektromagnetvagabsorberande skikt av kiselkarbidfibrer - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 455 451 ä §ig_§ visar diagram, som åskådliggör de respektive våg- dämpningar, som åstadkommes av vågabsorbatorerna och bestämmes på grundval av den naturliga vågdämpning, som åstadkommes genom reflexion av vågen av den ursprungliga aluminiumplattan i de följande exemplen 1 och 2. - De vid denna uppfinning använda kiselkarbidfibrerna har ett specifikt elektriskt motstånd av företrädesvis 100-10541-cm, helst 101-10312-cm. Dylika specifika elektriska motstånd kan justeras genom ändring av värmebehandlingsförhållandena i en inert atmosfär, såsom antydes i fig 1. Kiselkarbidfibrerna kan åstadkommas i vävda kläder, mattor eller filtar för användning i denna uppfinning eller också kan de anordnas parallellt med: varandra i flera skikt, lamineras och sedan komponeras med ett syntetharts eller keramik för bildande av en komposition för användning såsom ett vågabsorberingsskikt i denna uppfinning.

De tidigare nämnda vävda kläderna, mattorna, filtarna eller laminaten, som tillverkats av kiselkarbidfibrer, kan samman- sättas med ett syntetharts eller keramik genom att de bindes till hartsets eller keramikens yta eller sandwich-liknande in- placeras i hartset eller keramiken. Ju högre den specifika hållfastheten (hållfasthet/specifikt vikt) hos sammansättningar av kiselkarbidfibrerna och hartset eller keramiken är, desto mera önskvärda är sammansättningarna. De syntetharts, som an- vändes vid iordningsställandet av dessa sammansättningar inne- fattar härdbara hartser, t ex av typ epoxi- och fenolharts, samt termoplasthartser, t ek PPS och nylon. De här använda keramikmaterialen innefattar aluminiumoxid-kvarts, SiN, SiC och Sialon. n Vâgabsorbatorerna enligt uppfinningen måste ha våg- absorptionsförmågan uttryckt i form av en vågdämpning, som är åtminstone 10 dB (1/10 av vad som infaller) högre än den våg- dämpning, som åstadkommas genom reflexion av vågen genom den absorberande skiktfria originalmetallplattan, varvid den an- vända vågen är en våg, som har en frekvens av 8-16 GHz (den senare vågdämpningen, som erhållits med den absorberande skikt- fria origínalmetallplattan, hänvisas nedan till såsom "den naturliga dämpningen" för korthetens skull). Vågabsorbatorerna enligt uppfinningen är effektiva speciellt vid användning för mílitärplan, eftersom vågor med en frekvens av 8-16 GHz an- vändes i radarsystem. Vidare har ingen av de konventionella 10 15 20 25 30 35 40 3 455 451 vågabsorbatorerna uppvisat vågabsorption uttryckt i form av' en vågdämpning högre än den naturliga vågdämpningen med åt- minstone 10 dB, varvid den använda vågen har en frekvens av 8-16 GHz.

Såsom framgår av det ovanstående kommer vågabsorbatorerna enligt uppfinningen inte endast att uppvisa en tillfredsstäl- lande vågabsorptionsförmåga, som är åtminstone 10 dB (över en bredbandfrekvens av 8-16 GHz) högre än den, som erhålles med de konventionella vågabsorbatorerna, utan dessutom uppvisar de kiselkarbidfibrer, som användes i nämnda vågabsorbatorers våg- absorptionsskikt en draghållfasthet av ända upp till åtminstone 120 kg/mmz i ett fall, då de användes ensamma í absorptions- skiktet, och de uppvisar en draghållfasthet av ända upp till åtminstone 70 kg/mmz även i ett fall, då de är sammansatta med ett syntetharts eller keramik. Vidare kan de vågabsorbatorer, som enbart använder kiselkarbidfibrer i sitt absorberings- skikt, regelbundet användas vid 1000°C i en oxiderande atmos- fär och de är korrosionsresistenta med avseende på nästan alla kemikalier; sålunda har de utmärkt värmemotstånd och kemiskt motstånd. Det är även möjligt att sammansatta kiselkarbid- fibrerna med ett syntetharts eller keramik och att sedan gjuta dem för erhållande av kompositioner med olika former.

Uppfinningen torde framgå bättre genom exemplen och jäm- förande exempel.

Exempel 1 En organosilikonpolvmer med en molekylvikt av 2000-20000 smältspanns, gjordes osmältbar och vårmehärdades för erhållande av kiselkarbidfibrer som behandlades för erhållande av en textilvävnad, tillverkad av 0,5 mm tjock 8-skiktsatin. Den sålunda erhållna, av kiselkarbidfibrer tillverkade textil- vävnaden applicerades på framsidan av en aluminiummetallplatta.

Den med textilvävnad försedda aluminiumplattan uppmättes för dämpning av en våg med en frekvens av 8-16 GHz genom reflexion därav av nämnda med textilvävnad försedda platta på basis av' den naturliga dämpningen (förorsakad genom reflexion av vågen genom den ursprungliga, vävnadsfria aluminiumplattan). Resul- tatet framgår av fig Z. Av fig 2 ser man att vågabsorbatorn enligt denna uppfinning uppnådde en dämpning, som var åtminsto- ne 10 dB högre än den naturliga dämpningen, samt att nämnda absorbator hade utmärkt vågabsorptionsförmåga. 10 15 20 ZS 30 SS 40 455 451 H Exempel 2 ' Samma organosilikonpolymer som i exempel 1 smältspanns, gjordes osmältbar och värmebehandlades sedan vid 1400°C under 10 minuter i en inert atmosfär för erhållande av kiselkarbid- fibrer med ett elektriskt specifikt motstånd av 3 x 102.QJcm och en draghållfasthet av 120 kg/mmz; De sålunda erhållna kiselkarbidfibrerna sammansattes med epoxiharts såsom matris- material för erhållande av en ensriktat förstärkt fiberharts- komposition (FRP) i plattform med ett fibervolymförhållande (Vf) av 60 volymprocent. Den sålunda erhållna kompositionen i plattform applicerades på framsidan av en aluminiummetallplatta med ett epoxihartsbindemedel för erhållande av en vågabsorbator, som uppmättes för dämpning (dB) av en 8-16-GHz-frekvensvåg på basis av dess naturliga dämpning. Resultatet framgår av fig 2. Såsom visas i fig 2 àstadkom användningen av nämnda våg- absorbator en dämpning, som var åtminstone 10 dB högre än den naturliga dämpningen, vilket visade att denna absorbator hade utmärkt vågabsorptionsförmåga. Vidare hade FRP-plattan en draghållfasthet av 75 kg/mmz i fibrernas riktning, vilket indikerade tillräcklig draghàllfasthet.

Exempel 3 Samma organosilikonpolymer som användes i exemplet 1 smältspanns, gjordes osmälbar och behandlades sedan vid 1300°C under 20 minuter i en inert atmosfär för erhållande av kiselkarbidfibrer med ett elektriskt specifikt motstånd av 3 x 1o3-fl-sm Och en araghålifaszhe: av 1so xg/mmz.

De sålunda erhållna kiselkarbidfibrerna fördes genom ett. akrylharts med finfördelat Si3N4 (350 maskor per tum eller finare), som var dispergerat däri, för att tillräckligt införa det fina Si3N4-pulvret mellan fibrerna för att därigenom iord- ningställa förimpregnerade ark.

Tio av de sålunda iordningställda förimpregnerade arken hoplaminerades och infördes i vakuumbehállare, som sedan avgasades, tryckreducerades och omslöts.

Den sålunda omslutna behållaren med de däri befint1iga'för- ímpregnerade arken värmebehandlades vid 1400°C och 100 atmos- färer under en timme genom användning av en hydrostatisk het- press för erhållande av en ensriktat SiC-fiberförstärkt Si3N4- -sammansättning (FRC) med ett fibervolymförhållande (Vf) av 50 volymprocent. ' v: 10 15 20 ZS 30 35 40 E 455 451 Den sålunda erhållna FRC-sammansättningen applicerades på en stålplatta vid dess framsida. Den sålunda med FRC-komposi- tionen försedda stålplattan uppmättes för dämpning (dB) av en 8-16-GHz-frekvensvág på basis av dess naturliga dämpning med det resultatet, att den med FRC-kompositionen försedda stål- plattan uppvisade en dämpning, som var högre än den naturliga dämpningen med åtminstone 20 dB, när en 13-GHz-frekvensvåg träffade den med FRC-kompositionen applicerade plattan, samt även utsattes för en dämpning, som var högre än den naturliga dämpningen med åtminstone 12 dB, när en våg med en frekvens av 8-16 GHz, med undantag för frekvensen 13 GHz, träffade densamma.

Vidare hade FRC-kompositionen en böjhållfasthet av 70 kg/mmz, vilket översteg 50 kg/mmz för vanlig Si3N4, och den var mera överlägsen i värmemotstànd än den enligt exemplet 2 framställda FRP-kompositionen, eftersom den förra utgjordes av en FRC-komposition.

Jämförande exempel 1 Samma organosilikonpolymer som använts i exemplet 1 smält- ' spanns, gjordes osmältbar och värmebehandlades sedan vid 1200°C under 10 minuter i en inert atmosfär för erhållande av kísel- kerbiafibrer med ett eieltttiskt specifikt motstånd ev z x wÖn-em.

De sålunda erhållna fibrerna sammansattes med ett epoxiharts såsom matris för erhållande av en ensriktat förstärkt fiber- hartskomposition (PRP) i plattform med ett fibervolymförhållande (Vf) av 60 volymprocent. Den sålunda i plattform erhållna kompositionen appliceradeš på metallisk aluminium vid dess fram- sida med ett epoxihartsbíndemedell Den sålunda med FRP-komposi- tion försedda aluminiumplattan uppmättes för dämpning (dB) på basis av den naturliga dämpningen med användning av en våg med en frekvens av 8-16 GH: såsom den våg, som skulle reflekteras av den med FRP-komposition försedda eller den .FRP-fria aluminiumplattan med det resultatet att den erhållna dämpningen var inom området endast 0-5 dB på basis av den naturliga dämp- ningen. i Jämförande exempel 2 Samma organosilikonpolymer som användes i exemplet 1 smält- spanns, gjordes osmältbar och värmebehandlades sedan vid 1S00°C under 180 minuter i en inert atmosfär för erhållande av kisel- karbidfibrer med ett elektriskt specifikt motstånd av 3 x1O_1 Proceduren enligt det jämförande exemplet 1 följdes sedan med .Q-Cm. 10 455 451 6 undantag för att de ovannämnda kiselkarbidfibrerna användes för erhållande av en med FRP-komposition försedd aluminiumplatta, som sedan uppmättes för vàgdämpning (dB) på basis av den natur- liga vågdämpning, som förorsakas av reflexion av vågen genom den ursprungliga aluminiumplattan, varvid den använda plattan var en platta med en frekvens av 8-16 GHz, vilket medförde att den uppmätta dämpningen var endast 0-3 dB.

Såsom nämnts ovan har absorbatorerna för elektriska vågor enligt uppfinningen tillfredsställande vågabsorptionsförmága, en utmärkt hållfasthet, utmärkt värmemotstånd och utmärkt kemiskt motstånd och de kan sammansättas med ett syntetharts eller keramik för erhållande av kompositioner av varje önskad form; därför är de speciellt användbara såsom vàgabsorbatorer för militärflygplan. D

Claims (3)

*år 455 451 7 Patentkrav -

1. Absorbator för elektromagnetiska vågor, k ä n n e- t e c k n a d därav, att den innefattar ett elektromagnetvåg- absorberande skikt, bestående väsentligen av kiselkarbid- fibrer med ett elektriskt specifikt motstånd av 1ÛÜ- 1Û§1cm.

2. Absorbator enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att en metallplatta, när det elektromagnetvåg- absorberande skiktet är applicerat på densamma, utövar en dämpning, som är åtminstone 10 dB högre än den naturliga dämp- ning, som Förorsakas genom reflexion av vågen av den absorp- tionsskiktsfria originalmetallplattan, när den använda vågen har en frekvens av 8-16 GHz.

3. Absorbator enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k- n a d därav, att det e1ektromagnetvågabsorberande skiktet är iordníngställt genom hoplaminering av åtminstone någonting, som valts ur den grupp, vilken består av vävnader, tillverkade av kiselkarbidfibrer, därav tillverkade hopfiltade mattor samt buntar, tillverkade av kiselkarbidfibrer, anordnade parallellt med varandra För bildande av laminat, och därefter sammansättning av de sålunda bildade laminaten med ett ele- ment, valt ur den grupp, som består av syntethartser och keramik.