|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Радиопоглощающий композиционный материал предназначен для поглощения электромагнитного излучения в объектах наземной, авиационной, космической и морской техники для снижения их радиолокационной заметности, а также для поглощения электромагнитного излучения в экранирующих устройствах, в поглощающих облицовках и корпусах, в безэховых измерительных камерах и в средствах защиты населения от неионизирующих излучений. Техническая задача изобретения - расширение функциональных возможностей радиопоглощающего композиционного материала при повышении эффективности поглощения радиоволнового излучения и расширении полосы поглощаемых частот в диапазоне радиоволнового излучения. Поставленная техническая задача решается за счёт того, что в радиопоглощающем композиционном материале, содержащем тонкодисперсный поглотитель электромагнитного излучения и радиопрозрачное связующее, тонкодисперсный поглотитель электромагнитного излучения выполнен из наночастиц алюминия или его сплавов с пассивирующей окисной плёнкой на поверхности, причём содержание тонкодисперсного поглотителя электромагнитного излучения в радиопоглощающем композиционном материале составляет 30-70 об.%, остальное - радиопрозрачное связующее, при этом диаметр неокисленной части (ядра) наночастицы определяется по формуле  где D - диаметр неокисленной части (ядра) наночастицы (нм); Е вм - энергия вибрационной моды, доминирующей в распределении плотности состояний вибрационных мод по энергии в алюминии (мэВ). В качестве алюминиевого сплава используют сплав алюминия с примесью марганца. В качестве алюминиевого сплава используют сплав алюминия с примесью хрома. В качестве алюминиевого сплава используют сплав алюминия с примесью ванадия.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Радиопоглощающий композиционный материал предназначен для поглощения электромагнитного излучения в объектах наземной, авиационной, космической и морской техники для снижения их радиолокационной заметности, а также для поглощения электромагнитного излучения в экранирующих устройствах, в поглощающих облицовках и корпусах, в безэховых измерительных камерах и в средствах защиты населения от неионизирующих излучений. Техническая задача изобретения - расширение функциональных возможностей радиопоглощающего композиционного материала при повышении эффективности поглощения радиоволнового излучения и расширении полосы поглощаемых частот в диапазоне радиоволнового излучения. Поставленная техническая задача решается за счёт того, что в радиопоглощающем композиционном материале, содержащем тонкодисперсный поглотитель электромагнитного излучения и радиопрозрачное связующее, тонкодисперсный поглотитель электромагнитного излучения выполнен из наночастиц алюминия или его сплавов с пассивирующей окисной плёнкой на поверхности, причём содержание тонкодисперсного поглотителя электромагнитного излучения в радиопоглощающем композиционном материале составляет 30-70 об.%, остальное - радиопрозрачное связующее, при этом диаметр неокисленной части (ядра) наночастицы определяется по формуле где D - диаметр неокисленной части (ядра) наночастицы (нм); Е вм - энергия вибрационной моды, доминирующей в распределении плотности состояний вибрационных мод по энергии в алюминии (мэВ). В качестве алюминиевого сплава используют сплав алюминия с примесью марганца. В качестве алюминиевого сплава используют сплав алюминия с примесью хрома. В качестве алюминиевого сплава используют сплав алюминия с примесью ванадия.
МПК C09D 5/32, H01Q 17/00
РАДИОПОГЛОЩАЮЩИЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ
Изобретение относится к материалам для поглощения электромагнитных волн и изготовления радиопоглощающих покрытий, предназначенных для поглощения электромагнитного излучения в авиационной, космической, наземной и морской технике для снижения их радиолокационной заметности, а также для поглощения электромагнитного излучения в экранирующих устройствах, в поглощающих облицовках и корпусах, в безэховых измерительных камерах и в средствах защиты населения от неионизирующих излучений.
Известен радиопоглощающий материал (патент РФ №2355081, H01Q 17/00, опубл. в 2009 г.), содержащий в своём составе микрогранулы, материал матрицы которых является прозрачным для излучения радиоволнового диапазона, дополнительно содержит вещества, поглощающие электрическую и магнитную составляющие радиоволнового излучения в составе микрогранул, при этом каждый вид микрогранул содержит только одно вещество, выбранное из группы, содержащей феррит, медь, фуллерен С70, равномерно распределённое во всём объёме материала матрицы в форме нанокластеров.
Недостатком известного радиопоглощающего материала является повышенный удельный вес из-за большого удельного веса феррита и меди. Кроме того, стоимость такого радиопоглощающего материала повышена из-за высокой стоимости феррита, меди и фуллерена С70. Также, недостатком является высокое значение нижней границы рабочего диапазона частот (0,5 ГГц), что сужает диапазон применения известного радиопоглощающего материала.
За прототип выбран композиционный материал для поглощения электромагнитных волн (патент РФ № 2375395, C09D 5/32, H01Q 17/00, опубл. в 2009 г.), 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.
Недостатками композиционного материала для поглощения электромагнитных волн являются ограниченные функциональные
возможности, обусловленные высоким удельным весом, так как тонкодисперсный наполнитель выполнен из сплава с высоким содержанием железа, а также высокое значение нижней границы рабочего диапазона частот (~1 ГГц), что сужает область применения композиционного материала, так как не обеспечивает защиту объектов в широком диапазоне радиоволнового излучения.
Техническая задача изобретения - расширение функциональных возможностей радиопоглощающего композиционного материала при повышении эффективности поглощения радиоволнового излучения и расширении полосы поглощаемых частот в диапазоне радиоволнового излучения.
Поставленная техническая задача решается за счёт того, что в радиопоглощающем композиционном материале, содержащем тонкодисперсный поглотитель электромагнитного излучения и радиопрозрачное связующее, тонкодисперсный поглотитель электромагнитного излучения выполнен из наночастиц алюминия или его сплавов с пассивирующей окисной плёнкой на поверхности, причём содержание тонкодисперсного поглотителя электромагнитного излучения в радиопоглощающем композиционном материале составляет 30-70 об.%, остальное - радиопрозрачное связующее, при этом диаметр неокисленной части (ядра) наночастицы определяется по формуле:
D^S,76-EeM~m, (1)
где D - диаметр неокисленной части (ядра) наночастицы (нм);
Евм - энергия вибрационной моды, доминирующей в распределении плотности состояний вибрационных мод по энергии в алюминии (мэВ).
В качестве алюминиевого сплава используют сплав алюминия с примесью марганца.
В качестве алюминиевого сплава используют сплав алюминия с примесью хрома.
В качестве алюминиевого сплава используют сплав алюминия с примесью ванадия.
Выполнение тонкодисперсного поглотителя электромагнитного излучения из наночастиц алюминия или алюминиевого сплава с пассивирующей окисной плёнкой на поверхности - позволяет уменьшить удельный вес радиопоглощающего композиционного материала, так как алюминий и его сплавы обладают низким удельным весом (~ 2,7 г/см ) - в 2,9 раза меньше
удельного веса железа (~ 7,9 г/см ). Пассивирующая окисная плёнка на поверхности наночастиц алюминия или его сплавов образуется при получении наночастиц в среде, содержащей кислород (например, при магнетронном распылении катода-мишени из алюминия или его сплавов в среде аргона и кислорода), или при контакте с воздухом, и используется для изоляции наночастиц друг от друга.
Выполнение наночастиц из алюминия или его сплавов с диаметром ядра, определяемым по формуле (1), позволяет:
(а) повысить эффективность поглощения квантов радиоволнового излучения
за счёт того, что процесс поглощения происходит при участии вибрационных
мод, которые количественно доминируют в распределении плотности
состояний вибрационных мод по энергии в алюминии и поэтому обеспечивают
более интенсивное поглощение квантов радиоволнового излучения;
(б) значительно расширить диапазон частот поглощаемого радиоволнового
излучения за счёт того, что поглощение кванта радиоволновой энергии hv
происходит при равенстве суммы энергий (ЕвЛ1 + hv) величине зазора ЛЕ между
энергетическим уровнем фермиевского электрона и ближайшим к нему
энергетическим уровнем с более высокой энергией; причём в диапазоне частот
радиоволнового излучения от 10 МГц до 400 ГГц выполняется неравенство hv
" Евм , то есть ЛЕ ~ Евм , и благодаря неопределённости в импульсе
фермиевского электрона, для любой величины hv найдётся вибрационная мода
с энергией Евм , обеспечивающей выполнение равенства (Евм + hv) = ЛЕ и
поглощение кванта РЧ излучения.
Диаметр D ядра наночастицы алюминия зависит от величины зазора ЛЕ-(Евм + hv) следующим образом: D ~ к-ЛЕ , где к = 3 -a-(EF/6) - постоянная
1/3
величина, равная для алюминия 8,76 нм-мэВ (а = 0,405 нм - параметр решётки алюминия; EF= 11,7 эВ - энергия Ферми алюминия). При частотах 10 МГц-АОО ГГц, в силу hv " Евм , ЛЕ = (Еем + hv) ~ Еем , и диаметр ядра наночастицы алюминия D (нм), в которой численно доминирует вибрационная мода с энергией Евм (мэВ), определяется по формуле: D ~ %,16-Еш
В наночастице алюминия, в распределении плотности состояний вибрационных мод по энергии, количественно доминируют моды с энергиями Еем в полосе ~ 13-38 мэВ. Соответственно, диаметры неокисленных наночастиц алюминия, отвечающие этим модам и обеспечивающие максимальную интенсивность поглощения радиоволнового излучения, лежат в пределах ~ 2,63,7 нм. Вследствие окисления наночастиц алюминия на воздухе, они покрываются пассивирующей плёнкой окисла толщиной ~ 3-5 нм, поэтому внешний диаметр наночастиц алюминия с пассивирующей плёнкой окисла равен 8,6-13,7 нм, то есть ~ 9-14 нм.
Дополнительно повысить эффективность (интенсивность) поглощения позволяет применение в качестве алюминиевых сплавов - сплавов алюминия с примесями ванадия, марганца и хрома. Благодаря локально повышенной плотности состояний электронов вблизи атомов ванадия, марганца и хрома, частота актов поглощения квантов радиоволнового излучения с участием вибрационных мод и возбуждением фермиевских электронов с последующим их рассеянием с возбуждением вибрационной моды большей энергии -возрастёт. В результате, эффективность поглощения наночастицей радиоволнового излучения будет выше, что снизит отражательную способность радиопоглощающего композиционного материала.
За минимальное содержание тонкодисперсного поглотителя электромагнитного излучения в радиопоглощающем композиционном материале принята величина в 30 об.%. Меньшее содержание тонкодисперсного поглотителя может ухудшить поглощательные качества радиопоглощающего композиционного материала. За максимальное содержание тонкодисперсного поглотителя электромагнитного излучения в радиопоглощающем композиционном материале принята величина в 70 об.%. Содержание тонкодисперсного поглотителя, превышающее 70 об.%, может ухудшить прочностные качества радиопоглощающего композиционного материала. (Теоретически возможное максимальное содержание тонкодисперсного поглотителя электромагнитного излучения в радиопоглощающем композиционном материале равно 74 об.%, оно относится к предельному случаю гексагональной плотнейшей упаковки наночастиц).
Радиопоглощающий композиционный материал иллюстрируется чертежом (фиг.1), где изображён общий вид материала в разрезе. Радиопоглощающий композиционный материал состоит из радиопрозрачного связующего 1 и наночастиц алюминия или алюминиевого сплава 2, покрытых пассивирующей плёнкой окисла алюминия 3. Размер неокисленной части наночастиц (ядра) определяется по формуле (1).
Радиопоглощающий композиционный материал работает следующим образом. Квант радиоволнового излучения с энергией hv проходит сквозь радиопрозрачное связующее 1 и при совместном воздействии на электрон наночастицы 2 электрического поля вибрационной моды с энергией Евм , существующей в наночастице 2, возбуждает в наночастице 2 электрон, переводя его с уровня Е' на уровень Е'+ hv + EeM. Далее возбуждённый электрон рассеивается на границе наночастицы и возбуждает в ней вибрационную моду с энергией hv + Евм > Евм . В результате, наночастица 2 получает энергию hv и преобразует её в теплоту, то есть отражения кванта радиоволнового излучения не происходит, и отражательная способность радиопоглощающего
композиционного материала снижается. В наночастице из алюминиевого сплава с пиком плотности состояний электронов в окрестности уровня Ферми, интенсивности поглощения квантов радиоволнового излучения наночастицей 2 и диссипации их энергии будут повышенными, а отражательная способность радиопоглощающего композиционного материала с такими наночастицами -пониженной.
Радиопоглощающий композиционный материал может быть выполнен в виде аэрозольной краски на основе известного пропеллента.
Примеры реализации радиопоглощающего композиционного материала приведены в таблице 1 (фиг. 2).
Использование предлагаемого радиопоглощающего композиционного материала обеспечит эффективное поглощение радиоволнового излучения в широком диапазоне радиоволнового диапазона. Кроме того, может быть использован в различных вариантах радиопоглощающего покрытия с высоким коэффициентом поглощения при нанесении радиопоглощающего композиционного материала: непосредственно на защищаемый объект, на основание из радиопрозрачной ткани с одной или двух сторон, на основание из нескольких слоев радиопрозрачной ткани - с одной или обеих сторон каждого слоя ткани; причём радиопрозрачная ткань может быть выполнена из арамидного волокна или стекловолокна. Также в качестве материала основания возможно применение нерадиопрозрачной ткани, например, из углеродного волокна - в этом случае используется только один слой ткани, причём радиопоглощающий композиционный материал наносится лишь на одну сторону - обращённую к источнику радиоволнового излучения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Радиопоглощающий композиционный материал, содержащий
радиопрозрачное связующее и тонкодисперсный поглотитель
электромагнитного излучения, отличающийся тем, что
тонкодисперсный поглотитель электромагнитного излучения выполнен из
наночастиц алюминия или алюминиевого сплава с пассивирующей окисной
плёнкой на поверхности, причем содержание тонкодисперсного поглотителя
электромагнитного излучения в радиопоглощающем композиционном
материале 30-70 об.%, остальное - радиопрозрачное связующее, при этом
диаметр неокисленной части (ядра) наночастицы определяется по формуле:
D^S,76-EeM-m,
где D - диаметр неокисленной части (ядра) наночастицы (нм);
Евм - энергия вибрационной моды, доминирующей в распределении плотности состояний вибрационных мод по энергии в алюминии (мэВ).
2. Радиопоглощающий композиционный материал поп.1, отличающийся тем, что в качестве алюминиевого сплава используют сплав алюминия с примесью марганца.
3. Радиопоглощающий композиционный материал поп.1, отличающийся тем, что в качестве алюминиевого сплава используют сплав алюминия с примесью хрома.
4. Радиопоглощающий композиционный материал поп.1, отличающийся тем, что в качестве алюминиевого сплава используют сплав алюминия с примесью ванадия.
23-
г?)0 0 0 00п0
f%°o°o°o°o°0 ^ооооо
Фиг. 1
с? 2
оо R И О
CD О
го О
се Он ох
Ю О
о сп
CD CD
со "
ш о
CD о я а
CD 33
Я 1=5 О
Ю О
о о
ч я
о *
Он CD PQ Н
О о4
Ю О
сЗ О "
1=5 ей и о я
о о
ей Я
"я о
1=5 Г>
эЯ ей 1=5 И
эЯ Я И О CD Н Я
я и ч°
ю о
о о
CD CD
со 64 Я О
CD О
33 Я 1=5 О
С о4
Ю О
ч я
5? я
S о
CD се
CD Я
н О ю
О О I
сЗ CD И CD
1=5
CD Я
о я
CD О
сЗ Я
"я о
ч Г)
эЯ CD
эЯ Я "
CD CD
tr Я
н я я
ю о
о сп
CD CD
сп 64 Я
CD О
я Он
33 я
1=5 О
С ох
Ю О
о о
и: я
Я S3
CD СЗ
Он CD Я Н
О "4=
Ю О
о "
1=5
0D Я О
о о
се Я
"я о
1=5
1=5
эЯ Я "
CD CD
н я я
Ю О
CD CD
В 2
я о
Он CD
1=5 О
С ох
ю о
г--
с о
CD сЗ
Он CD
я н
ю о
о г-I
CD Ь < CD Н СЗ
CD Я О Я о о
"я о
эЯ Я Ьг| О CD
CD Н Я
ю о
CD CD
со " Я CD
О Я
Он CD
33 я ч о
Ю О
ч; я
S о и
Он CD Я Н
О ох
ю о
О СП
ев о И CD
CD Я О Я
CD О еЗ Я
"я о
ч Г)
эЯ Я И О CD
tr я н
н я я
о и
эЯ &
о я ч о и я о н
Я о
CD Я
X о ^
н Я
w я к о CD а, у
CD со Ч Я
о4 00
с" с" OS 03 Я
о я о о
о4 1П сЗ Я О Я о О
о4 1П сЗ
я о я
о о
о4-
о сЗ
я о я
о о
in о
CN сЗ Я О
я о о
ох lO
СО of сЗ Я О
о о
ев Я О Я О
ев Я О Я о О
CN)
я о я
CD О
сЗ Я О
CD О
<
ох I
се я о Я о О
ох I
се я о я
о О
ох CN
и U
*н W
Он я
н о
о я
я я
я о>
н о
о о о
fcЈ
я я я S3
<
н и о
о о о
я я я
<
н и о
о о о
я я я 33
<
<
ч я
я я я 33 2
н и о
я се ч я
о эЯ
я я я 33
<
<
я се ч я
я я я 33 2
я се ч я
Я Я CD
я я 33 2 я
ч я
о зЯ
я я я я
ч я
о эЯ
я я я 2
<
се ч я
я я я 33
<
я се ч я о
я се я
я я я я се ч я
о эЯ
я я
я я я
<
се ч я
я се я
я я я
ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ ПОИСКЕ
(статья 15(3) ЕАПК и правило 42
Номер евразийской заявки: 201400016
Дата подачи: 10 декабря 2013 (10.12.2013) |Дата испрашиваемого приоритета: 19 августа 2013 (19.08,2013)
Название изобретения: Радиопоглощающий композиционный материал
Заявитель:
КЫРГЫЗСКО-РОССИЙСКИЙ СЛАВЯНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
I I Некоторые пункты формулы не подлежат поиску (см. раздел I дополнительного листа) I I Единство изобретения не соблюдено (см. раздел II дополнительного листа)
А. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕДМЕТА ИЗОБРЕТЕНИЯ: H01Q17/00 (2006.01)
Н05К9/00 (2006.01) C09D5/32 (2006.01) B82J30/00 (2011.01)
Согласно Международной патентной классификации (МПК) или национальной классификации и МПК
Б. ОБЛАСТЬ ПОИСКА:
Минимум просмотренной документации (система классификации и индексы МПК)
H01Q 17/00, C09D 5/32, В82В 1/00, D01F 11/00, Н05К 9/00, B82J 30/00
Другая проверенная документация в той мере, в какой она включена в область поиска:
В. ДОКУМЕНТЫ, СЧИТАЮЩИЕСЯ РЕЛЕВАНТНЫМИ
Категория*
Ссылки на документы с указанием, где это возможно, релевантных частей
Относится к пункту №
1-4
RU 2155420 С1 (АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ЗАКРЫТОГО ТИПА "МАТИК -ЮРИС ГРУПП") 27.08.2000, пп. 1, 2 формулы, с. 5-6
1-4
RU 2107705 С1 (БЕЗЪЯЗЫКОВА ТАТЬЯНА ГРИГОРЬЕВНА и др.) 27.03.1998, формула
1-4
US 3680107 A (HANS Н. МЕШКЕ et al.) 25.07.1972, пп. 4, 7 формулы, кол. 4, строки 8-11
1-4
1-4
US 4012738 A (THE UNITED STATES OF AMERICA AS REPRESENTED BY THE SECRETARY OF THE NAVY) 15.03.1977, пп. 8, 13 формулы, кол. 4, строки 30-52
US 5179381 A (NEC CORPORATION) 12.01.1993, п. 8 формулы
1-4
R| последующие документы указаны в продолжении графы В собые категории ссылочных документов: "А" документ, определяющий общий уровень техники "Е" более ранний документ, но опубликованный на дату
подачи евразийской заявки или после нее "О" документ, относящийся к устному раскрытию, экспонированию и т.д.
"Р" документ, опубликованный до даты подачи евразийской
заявки, но после даты испрашиваемого приоритета D" документ, приведенный в евразийской заявке
RU 2375395 С1 (ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРИЕДПРИ-
ЯТИЕ "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРИДПРИЯТИЕ "ИСТОК") 10.12.2009
формула, с. 5
П данные о патентах-аналогах указаны в приложении
более поздний документ, опубликованный после даты приоритета и приведенный для понимания изобретения "X" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету поиска, порочащий новизну или изобретательский уровень, взятый в отдельности
"Y" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету поиска, порочащий изобретательский уровень в сочетании с другими документами той же категории
" &" документ, являющийся патентом-аналогом
"L" документ, приведенный в других целях
Дата действительного завершения патентного поиска:
21 августа 2014 (21.08.2014)
Наименование и адрес Международного поискового органа: Федеральный институт промышленной собственности
РФ, 123995,Москва, Г-59, ГСП-5, Бережковская наб., д. 30-1.Факс: (499) 243-3337, телетайп: 114818 ПОДАЧА
Уполномоченное лицо:
Телефон № (499) 240-25-91
|
