[go: up one dir, main page]

RU2500704C2 - Electromagnetic wave absorber and radar absorbent material for production thereof - Google Patents

Electromagnetic wave absorber and radar absorbent material for production thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2500704C2
RU2500704C2 RU2012101864/04A RU2012101864A RU2500704C2 RU 2500704 C2 RU2500704 C2 RU 2500704C2 RU 2012101864/04 A RU2012101864/04 A RU 2012101864/04A RU 2012101864 A RU2012101864 A RU 2012101864A RU 2500704 C2 RU2500704 C2 RU 2500704C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
filler
carbonyl iron
layer
carbon fibers
binder
Prior art date
Application number
RU2012101864/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012101864A (en
Inventor
Юрий Кондратьевич Непочатов
Владимир Ульянович Вторушин
Олег Викторович Медведко
Original Assignee
Холдинговая компания "Новосибирский Электровакуумный Завод-Союз" в форме открытого акционерного общества
Закрытое акционерное общество "НЭВЗ-КЕРАМИКС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Холдинговая компания "Новосибирский Электровакуумный Завод-Союз" в форме открытого акционерного общества, Закрытое акционерное общество "НЭВЗ-КЕРАМИКС" filed Critical Холдинговая компания "Новосибирский Электровакуумный Завод-Союз" в форме открытого акционерного общества
Priority to RU2012101864/04A priority Critical patent/RU2500704C2/en
Publication of RU2012101864A publication Critical patent/RU2012101864A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2500704C2 publication Critical patent/RU2500704C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: filler contains discrete carbon fibres in the following ratio, wt %: discrete carbon fibres 40-10, carbonyl iron powder 60-90, with the following ratio of components, wt %: binder 85-15, filler 15-85. The invention also relates to an electromagnetic absorber using said material.
EFFECT: low probability of detecting protected objects and recognition thereof, low weight, thickness and cost of production.
3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники, в частности, к материалам для поглощения электромагнитных волн и конструкциям поглотителей, изобретение предназначено для поглощения электромагнитного излучения в наземной, морской, авиационной и космической технике, что позволяет повысить скрытность объектов и уменьшить вероятность их обнаружения радиолокаторами, может быть использовано для создания покрытий, поглощающих электромагнитные волны (ЭМВ) сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона, уменьшающим величину мощности отраженного сигнала электромагнитной волны радиолокатора в широком диапазоне частот и в качестве защитного материала для уменьшения радиолокационной заметности объектов различных типоразмеров и конфигурации в зоне облучения электромагнитными волнами, излучаемыми радиолокаторами в диапазоне СВЧ 5-20 ГГц.The invention relates to the field of radio engineering, in particular, to materials for the absorption of electromagnetic waves and designs of absorbers, the invention is intended to absorb electromagnetic radiation in land, sea, aviation and space technology, which can increase the stealth of objects and reduce the likelihood of their detection by radars, can be used to create coatings that absorb electromagnetic waves (EMW) microwave frequency range, reducing the magnitude of the power of the reflected signal Ala radar wave in a wide frequency range and as a protective material to reduce the radar visibility of objects of various sizes and configurations in the area of exposure to electromagnetic waves emitted by radars in the microwave range 5-20 GHz.

Одним из направлений в создании поглотителей электромагнитных волн и радиопоглощающих материалов для их изготовления является создание электродинамических материалов на основе синтеза слоистой структуры, обладающей заданными электрофизическими свойствами, например, заданным уровнем отражения радиоволн в некотором диапазоне частот. При этом желательно, чтобы такая структура обладала минимальной толщиной и массой.One of the directions in the creation of absorbers of electromagnetic waves and radar absorbing materials for their manufacture is the creation of electrodynamic materials based on the synthesis of a layered structure having specified electrophysical properties, for example, a given level of reflection of radio waves in a certain frequency range. In this case, it is desirable that such a structure has a minimum thickness and mass.

Известен синтетический диэлектрический материал широкополосного поглощения и отражения (радиопоглощающий материал), описанный в изобретении по патенту US 5298903, кл. H01Q 17/00, 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.Known synthetic dielectric material, broadband absorption and reflection (radar absorbing material), described in the invention according to the patent US 5298903, class. H01Q 17/00, containing synthetic material with ellipsoid Rayleigh reflectors distributed in it with a maximum linear size smaller than the smallest wavelength in a given frequency range. Rayleigh particles are an insulator coated with a thin metal shell. The thickness of the material selected is greater than the maximum wavelength of the working strip in the synthetic material.

К недостаткам данного материала можно отнести большую трудоемкость нанесения металлизационного слоя на изоляторы, высокую стоимость его изготовления и сложность нанесения на защищаемый объект.The disadvantages of this material include the great complexity of applying a metallization layer on insulators, the high cost of its manufacture and the complexity of applying to the protected object.

Наиболее близким по технической сути и назначению к заявляемому радиопоглощающему материалу является материал, описанный в патенте (RU 2107705 C1, кл. C09D 5/32; C08K 3/10, опубл. 27.03.98). В нем в качестве полимерного связующего использован синтетический клей «Элатон», а в качестве наполнителя - порошкообразные феррит или карбонильное железо в соотношении, мас.%: «Элатон» - 80-20; магнитный наполнитель 20-80.The closest in technical essence and purpose to the claimed radar absorbing material is the material described in the patent (RU 2107705 C1, CL C09D 5/32; C08K 3/10, publ. 03/27/98). It uses a synthetic adhesive "Elaton" as a polymer binder, and powdered ferrite or carbonyl iron in the ratio, wt.%: "Elaton" - 80-20; magnetic filler 20-80.

Используемый в прототипе радиопоглощающий материал (РПМ) обеспечивает поглощение ЭМВ в ограниченном частотном диапазоне, преимущественно на верхних частотах диапазона работы радиолокационных станций (РЛС), имеет неравномерное поглощение, в начале диапазона слабое на уровне 5-9 дБ и несколько большее на верхних частотах 15-20 дБ.The radar absorbing material (RPM) used in the prototype provides EMF absorption in a limited frequency range, mainly at the upper frequencies of the radar stations operating range, has uneven absorption, weak at the beginning of the range at 5–9 dB and slightly higher at the higher frequencies 15– 20 dB

Известен поглотитель электромагнитных волн (ЭМВ) (патент US 5561428, кл. H01Q 17/00), включающий в себя полимерное связующее и наполнитель, который выполнен в виде ориентированных произвольным образом нитей, образующих трехмерную пористую структуру, при этом на часть нитей нанесен проводящий слой.A known absorber of electromagnetic waves (EMW) (patent US 5561428, CL H01Q 17/00), including a polymer binder and a filler, which is made in the form of randomly oriented threads forming a three-dimensional porous structure, while a conductive layer is applied to part of the threads .

К недостаткам этого поглотителя нужно отнести сложность нанесения проводящего слоя на нити и формирования из нитей равномерной трехмерной нитевой структуры наполнителя.The disadvantages of this absorber include the complexity of applying a conductive layer to the filaments and the formation of a uniform three-dimensional filament filament structure from the filaments.

К основным недостаткам таких поглотителей относятся: большой вес и габариты (толщина), малая степень поглощения электромагнитных волн, а также высокий коэффициент отражения. Последнее связано с отсутствием плавного затухания ЭМВ при их прохождении через поглотитель.The main disadvantages of such absorbers are: large weight and dimensions (thickness), a small degree of absorption of electromagnetic waves, as well as a high reflection coefficient. The latter is due to the absence of smooth decay of electromagnetic waves as they pass through the absorber.

Известен также многослойный поглотитель ЭМВ, выполненный трехслойным: крайние слои выполнены из диэлектрических материалов, а расположенный между ними средний слой из электропроводящего материала (а.с. №1786567, кл. H01Q 17/00, заявл. 07.05.90, опубл. 07.01.93).Also known is a multilayer EMF absorber made in three layers: the outermost layers are made of dielectric materials, and the middle layer located between them is made of electrically conductive material (AS No. 1786567, class H01Q 17/00, publ. 07.05.90, publ. 07.01. 93).

Недостатком известного поглотителя является сравнительно высокий коэффициент отражения из-за неплавного согласования диэлектрической проницаемости диэлектрических материалов с диэлектрической проницаемостью внешней окружающей среды (воздуха) и неэффективное поглощение ЭМВ во всем диапазоне длин волн.A disadvantage of the known absorber is the relatively high reflection coefficient due to the non-smooth matching of the dielectric constant of dielectric materials with the dielectric constant of the external environment (air) and inefficient absorption of electromagnetic waves in the entire wavelength range.

В качестве прототипа выбран сверхширокодиапазонный поглотитель электромагнитных волн, состоящий из закрепленых на металлической подложке: слоя диэлектрического материала, выполненного на основе радиопоглощающего пеностекла, слоя магнитного материала выполненного из радиопоглощающего никель-цинкового феррита (патент РФ №2110122, приоритет от 11.03.1997 г, опубл. 27.04.1998 г). При этом общая толщина поглотителя составляет большую величину и колеблется в зависимости от варианта конструктивного исполнения от 210 до 365 мм.As a prototype, an ultra-wide range absorber of electromagnetic waves is selected, consisting of fixed on a metal substrate: a layer of dielectric material made on the basis of radar absorbing foam glass, a layer of magnetic material made of radar absorbing nickel-zinc ferrite (RF patent No. 21010122, priority from 11.03.1997 g, publ .27.04.1998 g). At the same time, the total thickness of the absorber is large and varies from 210 to 365 mm depending on the embodiment.

Недостатком прототипа является использование магнитного материала из радиопоглощающего никель-цинкового феррита, который имеет значительную массу (8-15 кг/м2), высокую стоимость, низкую механическую прочность и термостойкость, поэтому его нельзя применять в миниатюрных радиоэлектронных устройствах. Также к недостаткам данного технического решения следует отнести низкие значения удельного затухания во всех слоях поглотителя, высокий уровень отражения ЭМВ, особенно в верхней части частотного диапазона поглощаемых электромагнитных волн. Таким образом, существенно ограничены области применения данного поглотителя, в частности, исключено его использование для защиты биологических объектов, для радиомаскировки бронетехники, автотранспорта, летательных аппаратов и кораблей легких классов.The disadvantage of the prototype is the use of magnetic material from radio-absorbing nickel-zinc ferrite, which has a significant mass (8-15 kg / m2), high cost, low mechanical strength and heat resistance, so it can not be used in miniature electronic devices. Also the disadvantages of this technical solution include the low values of specific attenuation in all layers of the absorber, the high level of reflection of electromagnetic waves, especially in the upper part of the frequency range of absorbed electromagnetic waves. Thus, the scope of this absorber is significantly limited, in particular, its use for protecting biological objects, for radio masking armored vehicles, vehicles, aircraft and light class ships is excluded.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение вероятности обнаружения защищаемых объектов и их распознавания, за счет расширения диапазона частот от 5 до 20 ГГц поглощаемых электромагнитных волн от стационарных и мобильных радиолокаторов и снижения уровня мощности отраженного сигнала. А также, уменьшение веса, толщины и стоимости поглотителя электромагнитных волн.The technical problem to which the invention is directed is to reduce the probability of detection of protected objects and their recognition, by expanding the frequency range from 5 to 20 GHz of absorbed electromagnetic waves from stationary and mobile radars and reducing the power level of the reflected signal. And also, reducing the weight, thickness and cost of the absorber of electromagnetic waves.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном радиопоглощающем материале, содержащем полимерное связующее и порошкообразный наполнитель, наполнитель выполнен двухкомпонентным - из дискретных углеродных волокон (ДУВ) и порошкообразного карбонильного железа (КЖ). В качестве полимерного связующего использована эпоксидная смола, при следующем соотношении компонентов, мас.%: эпоксидная смола 85-15, дискретные углеродные волокна и порошкообразное карбонильное железо 15-85. Смесь из дискретных углеродных волокон и карбонильного железа состоит в следующем соотношении компонентов, мас.%: дискретные углеродные волокна 40-10, порошкообразное карбонильное железо 60-90.The specified technical result is achieved by the fact that in the known radar absorbing material containing a polymeric binder and a powdery filler, the filler is made of two components - from discrete carbon fibers (OIL) and powdered carbonyl iron (QL). An epoxy resin was used as a polymer binder, with the following ratio of components, wt.%: Epoxy resin 85-15, discrete carbon fibers and powdered carbonyl iron 15-85. A mixture of discrete carbon fibers and carbonyl iron consists in the following ratio of components, wt.%: Discrete carbon fibers 40-10, powdered carbonyl iron 60-90.

Дискретные углеродные волокна использованы в виде ориентированных произвольным образом нитей размером 10-50 мкм, а карбонильное железо использовано в виде частиц сферической формы с диаметром 10-20 мкм.Discrete carbon fibers are used in the form of randomly oriented strands of 10-50 microns in size, and carbonyl iron is used in the form of spherical particles with a diameter of 10-20 microns.

Использование дискретных углеродных волокон приводит к возникновению в композиционном материале специфических атомно-молекулярных структур, в которых возникают флуктуации диэлектрической проницаемости, приводящие к значительному увеличению рассеивания СВЧ мощности в композиционном материале.The use of discrete carbon fibers leads to the appearance of specific atomic-molecular structures in the composite material, in which fluctuations of the dielectric constant occur, leading to a significant increase in the dissipation of microwave power in the composite material.

Наличие случайно ориентированных и случайно расположенных в объеме полимерного связующего частиц наполнителя различных размеров, различной диэлектрической и магнитной проницаемостью, приводит к образованию рассеивающих структур различных размеров, что, в свою очередь, приводит к расширению рабочего частотного диапазона предлагаемого материала.The presence of randomly oriented and randomly located in the volume of the polymer binder filler particles of various sizes, different dielectric and magnetic permeability, leads to the formation of scattering structures of various sizes, which, in turn, leads to the expansion of the working frequency range of the proposed material.

Поставленная задача достигается тем, что в известном поглотителе электромагнитных волн, состоящем из диэлектрического и радиопоглощающего материалов и металлической подложки, диэлектрический материал выполнен в виде пластины из алюмооксидной керамики, на внешнюю поверхность которой нанесена полимерная диэлектрическая пленка, за ним расположен радиопоглощающий материал, состоящий из двух слоев, первый слой выполнен из смеси полимерного связующего и наполнителя из порошкообразного карбонильного железа при следующем соотношении компонентов, мас.%:The problem is achieved in that in the known absorber of electromagnetic waves, consisting of dielectric and radar absorbing materials and a metal substrate, the dielectric material is made in the form of a plate of alumina ceramic, on the outer surface of which a polymer dielectric film is deposited, behind it is a radar absorbing material, consisting of two layers, the first layer is made of a mixture of a polymer binder and a filler of powdered carbonyl iron in the following ratio ponents, wt.%:

- связующее - 80-20- binder - 80-20

- наполнитель - 20-80,- filler - 20-80,

а второй слой представляет собой смесь полимерного связующего и наполнителя, состоящего из порошкообразного карбонильного железа и дискретных углеродных волокон в соотношении, мас.%:and the second layer is a mixture of a polymer binder and a filler, consisting of powdered carbonyl iron and discrete carbon fibers in the ratio, wt.%:

- дискретные углеродные волокна - 40-10- discrete carbon fibers - 40-10

- порошкообразное карбонильное железо - 60-90- powdered carbonyl iron - 60-90

при следующем соотношении компонентов, мас.%:in the following ratio of components, wt.%:

- связующее - 85-15- binder - 85-15

- наполнитель - 15-85,- filler - 15-85,

при этом второй слой наносится на металлическую подложку. Изобретение пояснено следующими чертежами:wherein a second layer is applied to a metal substrate. The invention is illustrated by the following drawings:

На фиг.1 и фиг.2 представлены диаграммы зависимости ослабления уровня СВЧ мощности и уровня отражаемой волны в диапазоне частот 5-20 ГГц при использовании РПМ из композиционного наполнителя разного состава. На фиг.1 наполнитель выполнен из порошкообразного карбонильного железа, а на фиг.2 из карбонильного железа и дискретных углеродных волокон. Измерения и испытания проводились согласно методике, описанной в ГОСТ Р 50011-92.Figure 1 and figure 2 presents a diagram of the attenuation of the level of microwave power and the level of the reflected wave in the frequency range 5-20 GHz when using RPM from a composite filler of different composition. In Fig. 1, the filler is made of powdered carbonyl iron, and in Fig. 2 of carbonyl iron and discrete carbon fibers. Measurements and tests were carried out according to the method described in GOST R 50011-92.

На фиг.3 представлена схема устройства измерения отражения ЭМВ, где:Figure 3 presents a diagram of a device for measuring reflection of electromagnetic waves, where:

- П - отражающая пластина;- P - reflective plate;

- А - рупорная антенна;- A - horn antenna;

- H01, H02 - ответвители;- H01, H02 - taps;

- В1, В2 - вентили;- B1, B2 - valves;

- ФВ - перестраиваемый фазовращатель;- PV - tunable phase shifter;

- АТТ - перестраиваемый аттенюатор;- ATT - tunable attenuator;

- Д - делитель;- D is the divisor;

- Г - генератор;- G - generator;

- ИМ - измеритель мощности.- IM - power meter.

На фиг.4 изображен в разрезе поглотитель электромагнитных волн и, входящий в его структуру, как составная часть, радиопоглощающий материал. Кроме того, иллюстрируется механизм прохождения ЭМВ сквозь слоистую структуру поглотителя и последующее отражение ЭМВ от каждого слоя в окружающее пространство. Поглотитель содержит первый внешний слой диэлектрического материала 1, второй слой диэлектрического материала 2, первый слой радиопоглощающего материала 3, второй слой радиопоглощающего материала 4 и металлическую подложку 5.Figure 4 shows in cross section an absorber of electromagnetic waves and, included in its structure, as a component, a radar absorbing material. In addition, the mechanism of the passage of electromagnetic waves through the layered structure of the absorber and the subsequent reflection of electromagnetic waves from each layer into the surrounding space are illustrated. The absorber comprises a first outer layer of dielectric material 1, a second layer of dielectric material 2, a first layer of radar absorbing material 3, a second layer of radar absorbing material 4 and a metal substrate 5.

Внешний слой диэлектрического материала 1 выполнен из полимерной диэлектрической пленки полиэтилентерефталата (ГОСТ 24234-80) толщиной 0,2 мм, второй слой диэлектрического материала 2 выполнен в виде пластины из алюмооксидной керамики толщиной 10 мм. Первый слой радиопоглощающего материала 3 толщиной 2 мм представляет собой полимерное связующее на основе эпоксидной смолы и наполнителя из порошкообразного карбонильного железа. Второй слой радиопоглощающего материала 4 толщиной 2 мм, представляет собой полимерное связующее на основе эпоксидной смолы с распределенными в нем проводящими частицами карбонильного железа с добавлением дискретных углеродных волокон. Вся слоистая структура соединена с металлической подложкой 5, которая выполнена из броневой стали толщиной 2 мм.The outer layer of the dielectric material 1 is made of a polymer dielectric film of polyethylene terephthalate (GOST 24234-80) with a thickness of 0.2 mm, the second layer of dielectric material 2 is made in the form of a plate of alumina ceramic 10 mm thick. The first layer of the radar absorbing material 3 with a thickness of 2 mm is a polymer binder based on epoxy resin and a filler of powdered carbonyl iron. The second layer of the radar absorbing material 4 with a thickness of 2 mm is an epoxy resin binder with carbonyl iron conductive particles distributed therein with the addition of discrete carbon fibers. The entire layered structure is connected to a metal substrate 5, which is made of armored steel 2 mm thick.

Измерения радиопоглощающих свойств проводились в два этапа. На первом этапе исследовались радиопоглощающие свойства калиброванных образцов в виде колец, изготовленных из составов на основе эпоксидной смолы, эпоксидной смолы с различной концентрацией КЖ, эпоксидной смолы с различной концентрацией ДУВ эпоксидной смолы с различной концентрацией КЖ и ДУВ в коаксиально-волноводном тракте, а на втором этапе исследовались радиопоглощающая и радиоотражающая способности выбранных составов слоев на основе эпоксидной смолы с различной концентрацией КЖ и ДУВ, нанесенного в одном случае на металлическую панель 200×200 мм и во втором случае на 16 штук керамической бронеплитки размером 50×50×10 мм, которые затем присоединялись металлической панели размером 200×200 мм.The measurements of the radio absorbing properties were carried out in two stages. At the first stage, the radio-absorbing properties of calibrated samples in the form of rings made of compositions based on epoxy resin, epoxy resin with different concentration of QOL, epoxy resin with different concentration of OIL of epoxy resin with different concentration of QOL and OIL in the coaxial waveguide path were studied, and in the second stage, the radio-absorbing and radio-reflecting abilities of the selected compositions of the layers based on epoxy resin with different concentrations of QOL and OIL applied in one case to a metal were studied a 200 × 200 mm panel, and in the second case, 16 pieces of ceramic armor plate measuring 50 × 50 × 10 mm, which were then joined by a metal panel 200 × 200 mm in size.

Коэффициент отражения показывает долю энергии, переизлученной в направлении источника ЭМВ. Величина ослабления электромагнитной энергии оценивает отношение уровней падающей электромагнитной энергии и в области пространства за образцом. Процессы отражения электромагнитных волн от границы раздела двух сред с различными электромагнитными характеристиками и поглощения энергии ЭМВ в объеме материала за счет различных механизмов характеризуют эффективность экранирования электромагнитного излучения.The reflection coefficient shows the fraction of energy reradiated in the direction of the EMW source. The magnitude of the attenuation of electromagnetic energy estimates the ratio of the levels of incident electromagnetic energy and in the region of space behind the sample. The processes of reflection of electromagnetic waves from the interface between two media with different electromagnetic characteristics and absorption of EMW energy in the volume of the material due to various mechanisms characterize the effectiveness of shielding electromagnetic radiation.

Исследование экранирующих свойств полученных композиционных материалов на основе эпоксидной смолы с различной концентрацией ДУВ и эпоксидной смолы с различной концентрацией КЖ и ДУВ производили в диапазоне 5…20 ГГц с использованием панорамного измерителя коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) и ослабления и волноводного измерительного тракта.A study of the shielding properties of the obtained composite materials based on epoxy resin with different concentrations of OIL and epoxy with different concentrations of QOL and OIL was performed in the range of 5 ... 20 GHz using a panoramic meter of the standing wave coefficient by voltage (VSWR) and attenuation and waveguide measuring path.

КСВН связан с коэффициентом отражения Котр следующим соотношением:The VSWR is related to the Kotr reflection coefficient as follows:

КСВН=1+Котр/1-Котр.VSWR = 1 + Kotr / 1-Kotr.

Приведенные характеристики получены для двухслойного материала толщиной 4 мм, включающего 1-й 2-ой слои одинаковой толщины, равной 2 мм. При измерении коэффициента отражения СВЧ сигнала поглощающий слой нанесен на металлическую основу. Наполнитель выполнен двухслойным: первый слой 2 мм состоит из эпоксидной смолы и смеси дискретных углеродных волокон и порошкообразного карбонильного железа при следующем соотношении компонентов, мас.%: эпоксидная смола - 25, дискретные углеродные волокна - 10, порошкообразное карбонильное железо - 65 соответственно, второй слой 2 мм из эпоксидной смолы и порошкообразного карбонильного железа при соотношении компонентов, мас.%: эпоксидная смола - 20, порошкообразное карбонильное железо - 80 соответственно.The above characteristics are obtained for a two-layer material with a thickness of 4 mm, including the 1st and 2nd layers of the same thickness equal to 2 mm. When measuring the reflection coefficient of the microwave signal, the absorbing layer is deposited on a metal base. The filler is made in two layers: the first layer of 2 mm consists of an epoxy resin and a mixture of discrete carbon fibers and powdered carbonyl iron in the following ratio of components, wt.%: Epoxy resin - 25, discrete carbon fibers - 10, powdered carbonyl iron - 65, respectively, the second layer 2 mm from epoxy resin and powdered carbonyl iron in the ratio of components, wt.%: Epoxy resin - 20, powdered carbonyl iron - 80, respectively.

Измерения осуществлялись в диапазоне частот 5-20 ГГц. Анализ результатов измерений был проведен по экспериментально полученным значениям коэффициентов передачи и отражения исследуемых РПМ. При измерениях за образцами устанавливалась металлическая панель. Получено, что предложенная конструкция поглотителя в диапазоне частот 5-20 ГГц ослабляет электромагнитное излучение на частоте, равной 5 ГГц, на величину -6…-12 дБ при значении коэффициента отражение равном -0,8…-4 дБ а на частоте 20 ГГц ослабляет электромагнитное излучение коэффициент на величину -26…-40 дБ при значении коэффициента отражение равном -3,2…-1,8 дБ.The measurements were carried out in the frequency range 5–20 GHz. Analysis of the measurement results was carried out on the experimentally obtained values of the transmission and reflection coefficients of the studied RPMs. During measurements, a metal panel was installed behind the samples. It was found that the proposed design of the absorber in the frequency range 5-20 GHz attenuates electromagnetic radiation at a frequency of 5 GHz by -6 ... -12 dB with a coefficient of reflection of -0.8 ... -4 dB and at a frequency of 20 GHz weakens electromagnetic radiation coefficient by -26 ... -40 dB when the reflection coefficient is -3.2 ... -1.8 dB.

На графиках (фиг.1 и фиг.2) приведены полученные частотные зависимости коэффициентов отражения исследуемых образцов радиопоглощающих материалов в диапазоне частот 5-20 ГГц.The graphs (figure 1 and figure 2) show the obtained frequency dependences of the reflection coefficients of the studied samples of radar absorbing materials in the frequency range 5-20 GHz.

Измерение коэффициента отражения предложенной конструкции поглотителя в диапазоне частот 5-20 ГГц проводилось следующим образом:The reflection coefficient of the proposed design of the absorber in the frequency range 5-20 GHz was measured as follows:

Изготовленная из исследуемого материала квадратная пластина размером 200×200 мм устанавливается перпендикулярно оси облучающей ее рупорной антенны, которая одновременно является и приемной антенной отраженной волны от квадратной пластины. Расстояние от пластины до антенны составляет 50-60 см. Специальным устройством обеспечивается возможность плавного измерения этого расстояния. Тип используемой антенны - П6-12.A square plate 200 × 200 mm in size made of the material to be studied is mounted perpendicular to the axis of the horn antenna irradiating it, which is also the receiving antenna of the reflected wave from the square plate. The distance from the plate to the antenna is 50-60 cm. A special device provides the ability to smoothly measure this distance. The type of antenna used is P6-12.

Излучаемая антенной волна отражается от пластины, затем от антенны (из-за рассогласования последней с пространством) и пластины один, два, три и так далее до бесконечности раз, формирует суммарную волну, принимаемую антенной. СВЧ сигнал, принятый антенной, будет иметь амплитудуThe wave radiated by the antenna is reflected from the plate, then from the antenna (due to the mismatch of the latter with space) and the plate one, two, three, and so on, to infinity times, forms the total wave received by the antenna. The microwave signal received by the antenna will have an amplitude

A = U ( 1 ρ 2 ) α k | 1 α k ρ β e j ( ϕ Δ p Δ x ) |

Figure 00000001
, A = U ( one - ρ 2 ) α k | one - α k ρ β e - j ( ϕ - Δ p - Δ x ) |
Figure 00000001
,

где U - амплитуда излучаемого антенной сигнала,where U is the amplitude of the radiated antenna signal

ρ2 - коэффициент отражения волны от антенны (по мощности),ρ 2 - the reflection coefficient of the wave from the antenna (power),

α - для мощности излучаемой антенной волны, попадающей на пластину,α - for the power of the radiated antenna wave incident on the plate,

k - искомый коэффициент отражения пластины (по амплитуде),k is the desired reflection coefficient of the plate (in amplitude),

β - доля мощности отраженной от пластины волны, падающая в антенну,β is the fraction of the power reflected from the plate of the wave incident on the antenna,

Δр - приращение фазы при отражении волны от антенны,Δp is the phase increment when the wave is reflected from the antenna,

Δх - приращение фазы при отражении волны от пластины,Δx is the phase increment upon reflection of the wave from the plate,

φ = 2 π 2 l λ ,

Figure 00000002
φ = 2 π 2 l λ ,
Figure 00000002

l - расстояние от излучателя антенны до пластины, λ - длина волны.l is the distance from the antenna emitter to the plate, λ is the wavelength.

Из приведенных выражений следует, что при плавном измерении расстояние от антенны до пластины на λ/2 амплитуда принятого сигнала пробегает весь набор значении от Amin A = U ( 1 β 2 ) α k 1 + α k β ρ

Figure 00000003
до Amax A = U ( 1 β 2 ) α k 1 α k β ρ .
Figure 00000004
It follows from the above expressions that, during a smooth measurement, the distance from the antenna to the plate at λ / 2, the amplitude of the received signal runs through the entire set of values from A min A = U ( one - β 2 ) α k one + α k β ρ
Figure 00000003
up to A max A = U ( one - β 2 ) α k one - α k β ρ .
Figure 00000004

С помощью аппаратуры, подключенной к антенне, измеряемые величины Vmin и Vmax пропорциональны соответственно Amin и Amax. В результате будем иметь два соотношенияUsing equipment connected to the antenna, the measured values of V min and V max are proportional to A min and A max, respectively. As a result, we have two relations

V min = M U ( 1 β 2 ) α k 1 + α β ρ k

Figure 00000005
и V max = M U ( 1 β 2 ) α k 1 α β ρ k ( 1 )
Figure 00000006
V min = M U ( one - β 2 ) α k one + α β ρ k
Figure 00000005
and V max = M U ( one - β 2 ) α k one - α β ρ k ( one )
Figure 00000006

Далее пластина, изготовленная из исследуемого материала, заменяется на пластину с такими же размерами, сделанную из материала с известным коэффициентом отражения ko. Обычно это металлическая пластина, коэффициент отражения которой принимается равным единице.Next, a plate made of the test material is replaced with a plate with the same dimensions made of a material with a known reflection coefficient k o . Usually this is a metal plate, the reflection coefficient of which is taken equal to unity.

Описанным выше способом для этой пластины получаем два соотношенияAs described above, for this plate we obtain two relations

V min = M U ( 1 β 2 ) α k o 1 + α β ρ k o

Figure 00000007
и V max = M U ( 1 β 2 ) α k o 1 α β ρ k o ( 2 )
Figure 00000008
V min = M U ( one - β 2 ) α k o one + α β ρ k o
Figure 00000007
and V max = M U ( one - β 2 ) α k o one - α β ρ k o ( 2 )
Figure 00000008

Соотношения (1) и (2) решается относительно неизвестного k в видеRelations (1) and (2) are solved with respect to the unknown k in the form

k = k o v max ( 1 + v max v min ) v max ( 1 + v o max v o min ) , ( 3 )

Figure 00000009
k = k o v max ( one + v max v min ) v max ( one + v o max v o min ) , ( 3 )
Figure 00000009

По формуле (3) производится расчет коэффициента отражения к исследуемого материала по данным измерений Vmax, Vmin, Vomax, Vomin.According to the formula (3), the reflection coefficient to the material under study is calculated according to the measurement data V max , V min , V omax , V omin .

Схема устройства измерения величины Vmax, Vmin, Vomax, Vomin представлена на фиг.3.The scheme of the device for measuring the magnitude of V max , V min , V omax , V omin is presented in Fig.3 .

Для разделения излучаемого через антенну сигнала, облучающего пластину и принимаемого сигнала, используются направленные ответвители и вентили. Через выход 1 направленного ответвителя Н01 принимаемый антенной сигнал поступает на измеритель мощности ИМ. В качестве величины V, пропорциональной амплитуде принимаемого сигнала, берется корень квадратный из измеренного значения мощности.Directional couplers and valves are used to separate the signal emitted through the antenna that irradiates the plate and the received signal. Through the output 1 of the directional coupler H01, the signal received by the antenna is fed to the MI power meter. As a value of V, proportional to the amplitude of the received signal, the square root of the measured power value is taken.

Для исключения влияния на результаты измерения сигнала, идущего на излучения, который вместе с принимаемым сигналом может проходить на выход 1 направленного ответвителя Н01, в устройстве имеется компенсационный канал, включающий в себя выход 2 направленного ответвителя Н02, перестраиваемый аттенюатор АТТ и перестраиваемый фазовращатель ФВ. На делители Д сигналы измерительного и компенсационного каналов складываются, после чего поступает на измеритель мощности ИМ.To exclude the influence on the measurement results of the signal going to the radiation, which together with the received signal can pass to the output 1 of the H01 directional coupler, the device has a compensation channel that includes the output 2 of the H02 directional coupler, tunable attenuator ATT, and tunable phase shifter ФВ. On dividers D, the signals of the measuring and compensation channels are added, after which it is fed to the power meter of the MI.

Компенсация проникающего через измерительный канал измеряемого сигнала осуществляется при убранной отражающей пластине путем установки такого затухания и поворота фазы сигнала в компенсационном канале, при котором измеритель мощности показывает нуль мощности.Compensation of the measured signal penetrating through the measuring channel is carried out with the reflecting plate removed by setting such attenuation and phase rotation of the signal in the compensation channel, in which the power meter indicates zero power.

Измерения коэффициентов отражения известных материалов флана и оргстекла с известными по справочникам и техническим условиям характеристиками, проведенные изложенным способом, дали результаты, практически совпадающие с теоретическими расчетами.Measurements of the reflection coefficients of known materials of flan and plexiglas with the characteristics known from reference books and technical conditions, carried out by the method described above, yielded results that practically coincided with theoretical calculations.

Приведенные характеристики получены для заявляемого многослойного РПМ суммарной толщиной примерно 14 мм.The above characteristics are obtained for the inventive multilayer RPM with a total thickness of approximately 14 mm

При измерении коэффициента отражения СВЧ сигнала поглощающий слой нанесен на металлическую основу. Наполнитель выполнен двухслойным: первый слой 2 мм состоит из эпоксидной смолы и смеси дискретных углеродных волокон и порошкообразного карбонильного железа при следующем соотношении компонентов, мас.%:, эпоксидная смола - 25, дискретные углеродные волокна - 10, порошкообразное карбонильное железо - 65 соответственно. Второй слой толщиной 2 мм наносится на 1-й слой и состоит из эпоксидной смолы и порошкообразного карбонильного железа при соотношении компонентов, мас.%: эпоксидная смола - 20, порошкообразное карбонильное железо - 80 соответственно.When measuring the reflection coefficient of the microwave signal, the absorbing layer is deposited on a metal base. The filler is made of two layers: the first layer of 2 mm consists of an epoxy resin and a mixture of discrete carbon fibers and powdered carbonyl iron in the following ratio of components, wt% :, epoxy resin - 25, discrete carbon fibers - 10, powdered carbonyl iron - 65, respectively. The second layer with a thickness of 2 mm is applied to the 1st layer and consists of epoxy resin and powdered carbonyl iron in the ratio of components, wt.%: Epoxy resin - 20, powdered carbonyl iron - 80, respectively.

Использование в качестве полимерной связующей основы эпоксидной смолы, например, марки ЭД-20 (ГОСТ 24709-81) позволяет наносить радиопоглощающий материал и на керамическую основу. При этом получаются покрытия из тонкослойного радиопоглощающего материала с высокими поглощающими свойствами, со значением ослабления СВЧ сигнала 5-10 дБ/мм, которые можно использовать для создания радиопоглощающих антирадарных панелей, в том числе для передвижных объектов и транспортных средств.The use of an epoxy resin as a polymer binder base, for example, of the ED-20 grade (GOST 24709-81) makes it possible to apply radar absorbing material to a ceramic base. In this case, coatings are obtained from a thin-layer radar absorbing material with high absorbing properties, with a microwave signal attenuation value of 5-10 dB / mm, which can be used to create radar absorbing anti-radar panels, including for mobile objects and vehicles.

Примеры осуществления изобретения:Examples of the invention:

Радиопоглощающий материал приготавливается путем механического смешивания компонентов непосредственно перед нанесением его на покрываемую поверхность. Сначала все компоненты, входящие в состав РПМ, взвешиваются, затем смесь наполнителей из ДУВ и КЖ высыпается в эпоксидную смолу и перемешивается с помощью пропеллерной мешалки, после чего в полученную композицию добавляется отвердитель, снова смесь тщательно перемешивается в пропеллерной мешалке и затем готовый состав наносится на керамическую бронеплитку, помещенную в специальную литьевую форму. После того как этот 1-й слой застынет, его поверхность фрезеруется для обеспечения заданной толщины 2 мм. Потом аналогичным способом приготавливается рецептура смеси для 2-го слоя, которая далее наносится методом литья в той же форме на отфрезерованную поверхность 1-го слоя. В результате получается РПМ суммарной толщиной 4 мм.The radar absorbing material is prepared by mechanically mixing the components immediately before applying it to the surface to be coated. First, all the components that make up the RPM are weighed, then the mixture of excipients from OIL and QL is poured into the epoxy resin and mixed using a propeller mixer, after which a hardener is added to the resulting composition, again the mixture is thoroughly mixed in the propeller mixer and then the finished composition is applied to Ceramic armor plate placed in a special injection mold. After this 1st layer hardens, its surface is milled to provide a given thickness of 2 mm. Then, in a similar way, the mixture is prepared for the 2nd layer, which is then applied by casting in the same form to the milled surface of the 1st layer. The result is a RPM with a total thickness of 4 mm.

В зависимости от необходимого значения снижения уровня или мощности отражаемой электромагнитной волны приготовляют соответствующие соотношения компонентов наполнителя.Depending on the required value of reducing the level or power of the reflected electromagnetic wave, appropriate ratios of the components of the filler are prepared.

Состав рецептур представлен ниже.The composition of the formulations is presented below.

Рецептура 1-го слоя1st layer formulation

Соотношение компонентов, мас.%:The ratio of components, wt.%:

эпоксидная смола 85-15epoxy resin 85-15

наполнитель в виде смеси дискретных углеродных волокон и порошкообразного карбонильного железа 15-85, смесь из порошкообразного карбонильного железа и дискретных углеродных волокон изготавливается при следующем соотношении компонентов, мас.%:filler in the form of a mixture of discrete carbon fibers and powdered carbonyl iron 15-85, a mixture of powdered carbonyl iron and discrete carbon fibers is made in the following ratio of components, wt.%:

дискретные углеродные волокна 40-10,discrete carbon fibers 40-10,

порошкообразное карбонильное железо 60-90powdered carbonyl iron 60-90

Рецептура 2-го слоя2nd layer formulation

Соотношение компонентов, мас.%:The ratio of components, wt.%:

эпоксидная смола 80-20epoxy resin 80-20

порошкообразное карбонильное железо 20-80powdered carbonyl iron 20-80

Поглотитель с нанесенными по указанным рецептурам слоями может быть использован в составе различных конструкций военной техники и специальных устройств, где требуется обеспечить поглощение ЭМВ повышенной эффективности.An absorber with layers deposited according to the specified recipes can be used as part of various designs of military equipment and special devices, where it is required to ensure the absorption of EMW of increased efficiency.

У предлагаемой конструкции поглотителя по мере проникновения ЭМВ из окружающего пространства вовнутрь, в направлении от наружного слоя к внутренним слоям, возрастают значения величин диэлектрической проницаемости радиопоглощающих слоев, удельное сопротивление слоев из полимерного связующего и порошкообразных наполнителей из карбонильного железа и из смеси дискретных углеродных волокон и карбонильного железа. При этом радиопоглощающие и отражающие свойства поглотителя зависят от расстояния между слоями и от величин проницаемостей, связанных с величиной тангенса угла потерь и с величинами удельных сопротивлений поглощающих материалов.In the proposed absorber design, as EMW penetrates from the inside to the inside, in the direction from the outer layer to the inner layers, the dielectric constant of the radar absorbing layers increases, the resistivity of the layers of the polymer binder and powder fillers of carbonyl iron and of a mixture of discrete carbon fibers and carbonyl gland. At the same time, the radar absorbing and reflecting properties of the absorber depend on the distance between the layers and on the permeability values associated with the value of the loss tangent and with the resistivities of the absorbing materials.

От толщины слоев зависит вес поглотителя, дифракционное рассеяние падающего излучения, интерференционное гашение излучения и эффективность переотражения радиоволн между слоями. Конструкция поглотителя технологична, имеет небольшой вес и позволяет обеспечивать поглощение в широкой полосе частот при использовании необходимого количества поглощающих слоев. Таким образом, при послойном распределении необходимых величин проницаемостей, с учетом их частотной дисперсии, создаются условия для вхождения ЭМВ в материал с минимальным отражением. При дальнейшем движении ЭМВ к металлу возрастают ее поглощение, показатель преломления, рассеяние и сжатие, но продолжает снижаться отражение.The thickness of the layers determines the weight of the absorber, diffraction scattering of the incident radiation, interference absorption damping, and the efficiency of re-reflection of radio waves between the layers. The design of the absorber is technological, has a small weight and allows for absorption in a wide frequency band when using the required number of absorbing layers. Thus, with a layer-by-layer distribution of the required permeability values, taking into account their frequency dispersion, conditions are created for the EMW to enter the material with minimal reflection. With further movement of the EMW toward the metal, its absorption, refractive index, scattering, and compression increase, but reflection continues to decrease.

Сопоставимый анализ заявленного решения с прототипом показывает, что заявленный поглотитель ЭМВ отличается от известного тем, что диэлектрический материал выполнен составным в виде пластины из алюмооксидной керамики с нанесенной на внешнюю сторону полимерной диэлектрической пленкой, радиопоглощающий материал выполнен из 2-х слоев, причем 1-й слой, находящийся за диэлектрическим материалом представляет собой полимерное связующее и порошкообразный наполнитель из карбонильного железа, а 2-ой слой, находящийся между 1-ым слоем и металлической подложкой, представляет собой полимерное связующее и порошкообразный наполнитель из смеси дискретных углеродных волокон и карбонильного железа, которые обладают большой величиной тангенса угла потерь, достигающей нескольких десятков единиц, что необходимо для эффективного затухания радиоволн в широкой полосе частот.A comparable analysis of the claimed solution with the prototype shows that the claimed EMF absorber differs from the known one in that the dielectric material is made composite in the form of an alumina ceramic plate with a polymer dielectric film deposited on the outside, the radar absorbing material is made of 2 layers, and the 1st the layer behind the dielectric material is a polymeric binder and powdery carbonyl iron filler, and the second layer between the first layer and the metal substrate, it is a polymer binder and a powdery filler from a mixture of discrete carbon fibers and carbonyl iron, which have a large loss tangent that reaches several tens of units, which is necessary for effective attenuation of radio waves in a wide frequency band.

Предложенная конструкция поглотителя обладает небольшим весом и высокой эффективностью снижения коэффициента отражения.The proposed design of the absorber has a low weight and high efficiency of reducing the reflection coefficient.

Поглотитель работает следующим образом.The absorber operates as follows.

Прямая электромагнитная волна (волна В1) поступает в наружный слой из диэлектрического материала в виде полимерной диэлектрической пленки 1, граничащей с воздухом и имеющей небольшую величину диэлектрической проницаемости (фиг.4), при этом волна немного отражается от передней поверхности (волна В2). Далее волна поступает в диэлектрический материал в виде пластины из алюмооксидной керамики 2, имеющей несколько большую величину диэлектрической проницаемости, чем у полимерной диэлектрической пленки. Достигая границы раздела между керамикой 2 и радиопоглощающим материалом 3, волна частично отражается (волна В4), а большая часть проникает в первый слой радиопоглощающего материала 3, состоящего из полимерного связующего на основе эпоксидной смолы и порошкообразного наполнителя из карбонильного железа, претерпевает небольшое затухание из-за дифракционного рассеяния, интерференции, поглощения и переотражения (волны В4-1 и В4-2). Далее электромагнитная волна поступает во второй радиопоглощающий материал 4 в виде полимерного связующего и порошкообразного наполнитель из смеси дискретных углеродных волокон и карбонильного железа. Достигая границы раздела между слоем радиопоглощающего материала 4 и металлической подложкой, волна частично отражается (волна В5-1), а часть ее по мере проникновения во второй слой радиопоглощающего материала 4 переотражается от металлической подложки и выходит наружу (волна В5-2).A direct electromagnetic wave (wave B1) enters the outer layer of dielectric material in the form of a polymer dielectric film 1 bordering the air and having a small dielectric constant (Fig. 4), while the wave is slightly reflected from the front surface (wave B2). Next, the wave enters the dielectric material in the form of a plate of alumina ceramic 2, which has a slightly larger dielectric constant than a polymer dielectric film. Reaching the interface between ceramics 2 and the radar absorbing material 3, the wave partially reflects (wave B4), and most penetrates the first layer of the radar absorbing material 3, which consists of a polymer binder based on epoxy resin and a powdery carbonyl iron filler, undergoes a slight attenuation due to due to diffraction scattering, interference, absorption and re-reflection (waves B4-1 and B4-2). Next, the electromagnetic wave enters the second radar absorbing material 4 in the form of a polymer binder and a powdery filler from a mixture of discrete carbon fibers and carbonyl iron. Reaching the interface between the layer of the radar absorbing material 4 and the metal substrate, the wave is partially reflected (wave B5-1), and part of it, as it penetrates into the second layer of the radar absorbing material 4, is reflected from the metal substrate and goes outside (wave B5-2).

Такое комплексное рассеяние энергии происходит на границе каждого поглощающего слоя, как радиопрозрачного, так и изолирующего слоя, но с разной интенсивностью. Чем ближе поглощающий слой к металлу, тем больше интенсивность рассеяния, поскольку последующие слои выполнены из материалов с уменьшающимися величинами удельных сопротивлений и нарастающими величинами диэлектрических проницаемостей. В связи с этим комплексное рассеяние энергии радиоволн в поглотителе возрастает почти до полного их затухания.Such complex energy dissipation occurs at the boundary of each absorbing layer, both radiolucent and insulating, but with different intensities. The closer the absorbing layer to the metal, the greater the scattering intensity, since the subsequent layers are made of materials with decreasing resistivities and increasing dielectric constants. In this regard, the complex energy dissipation of radio waves in the absorber increases almost to their complete attenuation.

Таким образом, конструкция поглотителя за счет многослойное™ и применения сочетания карбонильного железа и дискретных углеродных волокон эффективна в широком диапазоне длин волн и минимальна по толщине и весу по сравнению с прототипом. Этому способствует применение в поглощающих покрытиях слоев из материалов с уменьшающимися величинами удельных сопротивлений и нарастающими величинами диэлектрических проницаемостей. Внешняя полимерная диэлектрическая пленка выполнена из полиэтилентерефталата, величина диэлектрической проницаемости которого составляет 2,54-4,0, а у следующей за ней на пути проникновения ЭМВ пластины из алюмооксидной керамики величина диэлектрической проницаемости равна 8,0-10,0.Thus, the design of the absorber due to the multilayer ™ and the use of a combination of carbonyl iron and discrete carbon fibers is effective in a wide range of wavelengths and is minimal in thickness and weight compared to the prototype. This is facilitated by the use of layers of materials in absorbing coatings with decreasing resistivities and increasing dielectric constants. The external polymer dielectric film is made of polyethylene terephthalate, the dielectric constant of which is 2.54-4.0, and the dielectric constant of the aluminum oxide ceramic plate following the path of penetration of the EMW is 8.0-10.0.

Радиопоглощающий материал, находящийся за диэлектрическим материалом, представляющий собой полимерное связующее и порошкообразный наполнитель из карбонильного железа, имеет малую величину удельного сопротивления, а 2-ой слой, находящийся между 1-ым слоем и металлической подложкой и представляющий собой полимерное связующее и порошкообразный наполнитель из смеси дискретных углеродных волокон и карбонильного железа, так же имеет малую величину удельного сопротивления.The radar absorbing material located behind the dielectric material, which is a polymer binder and a powdery filler made of carbonyl iron, has a low resistivity, and the second layer, located between the 1st layer and a metal substrate and representing a polymer binder and a powdery filler from a mixture discrete carbon fibers and carbonyl iron, also has a low resistivity.

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, распределенные в полимерной основе, являющие элементарными излучателями с широкими диаграммами направленности. Переотражение электромагнитной волны является не зеркальным, а диффузно рассеянным. Поглотитель, содержащий диэлектрические волокна, полимерное связующее и расположенные в отдельных слоях поглощающие элементы, например порошок карбонильного железа и дискретные углеродные волокна, концентрация которых возрастает в направлении от наружного слоя к металлу позволяют обеспечить минимальное отражение и максимальное поглощение ЭМВ.A part of the electromagnetic wave incident on the material from the microwave energy space is absorbed by converting the molecules of the filler material into the energy of thermal motion, and a part is randomly reflected into the space. All particles of a filler distributed in a polymer base, which are elementary emitters with wide radiation patterns, repeatedly participate in rereflection. The re-reflection of an electromagnetic wave is not specular, but diffusely scattered. An absorber containing dielectric fibers, a polymer binder and absorbing elements located in separate layers, for example carbonyl iron powder and discrete carbon fibers, the concentration of which increases in the direction from the outer layer to the metal, allows for minimal reflection and maximum absorption of electromagnetic waves.

Использование изобретения обеспечивает снижение заметности защищаемого объекта в 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.The use of the invention reduces the visibility of the protected object in the radar range of electromagnetic waves (EMW). The production and use of the inventive material does not impose strict requirements on personnel safety and technological equipment, because All materials used are non-toxic.

Использование дискретных углеродных волокон приводит к возникновению в композиционном материале специфических атомно-молекулярных структур, в которых возникают флуктуации диэлектрической проницаемости, приводящие к значительному увеличению рассеивания СВЧ мощности в композиционном материале на основе разности диэлектрической проницаемости.The use of discrete carbon fibers leads to the appearance of specific atomic-molecular structures in the composite material, in which fluctuations of the dielectric constant occur, leading to a significant increase in the dissipation of microwave power in the composite material based on the difference in permittivity.

Использование порошкообразного карбонильного железа приводит к образованию в композиционном материале нерегулярных структур, в которых возникают флюктуации магнитной проницаемости, также приводящие к рассеиванию СВЧ мощности на основе разности магнитной проницаемости.The use of powdered carbonyl iron leads to the formation of irregular structures in the composite material in which fluctuations of magnetic permeability occur, which also lead to the dissipation of microwave power based on the difference in magnetic permeability.

Использование дискретных углеродных волокон позволяет в разы увеличить поглощающие свойства РПМ. Использование порошкообразного карбонильного железа значительно снижает отражение электромагнитных волн от РПМ.The use of discrete carbon fibers can significantly increase the absorption properties of RPM. The use of powdered carbonyl iron significantly reduces the reflection of electromagnetic waves from RPM.

Использование двухслойного или многослойного поглотителя из тонких слоев композиционных материалов позволяет создать структуры РПМ с поглощением СВЧ мощности - 40 дБ и малой величиной собственного коэффициента отражения в РПМ толщиной несколько миллиметров.The use of a two-layer or multilayer absorber from thin layers of composite materials allows you to create RPM structures with absorption of microwave power - 40 dB and a small intrinsic reflection coefficient in RPM with a thickness of several millimeters.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в создании РПМ, который уменьшит мощность отраженного сигнала ЭМИ (отраженной электромагнитной волны от объекта) в направлении облучающего радиолокатора на 10-30 дБ (в зависимости от требуемой величины снижения) по отношению к уровню или мощности сканирующей электромагнитной волны радиолокатора и снижении вероятности обнаружения или классификации объектов, расширении диапазона частот от 5 ГГц до 20 ГГц поглощения ЭМИ и обеспечении достаточности поглощения ЭМИ в диапазоне частот 5-20 ГГц.The technical result achieved by the implementation of the invention is to create an RPM that will reduce the power of the reflected EMP signal (reflected electromagnetic wave from the object) in the direction of the irradiating radar by 10-30 dB (depending on the required magnitude of reduction) in relation to the level or power of the scanning electromagnetic wave of the radar and reducing the likelihood of detecting or classifying objects, expanding the frequency range from 5 GHz to 20 GHz absorption of EMP and ensuring the adequacy of absorption of EMP in frequency range 5-20 GHz.

Кроме того, использование в конструкции поглотителя пластины из алюмооксидной керамики дополнительно обеспечивает пулестойкость конструкции, что позволяет за счет этой технической характеристики расширить область применения предлагаемого поглотителя, в частности для различной военной техники.In addition, the use of an aluminum oxide ceramic plate in the design of the absorber additionally provides bulletproof design, which allows to expand the scope of the proposed absorber due to this technical characteristic, in particular for various military equipment.

Claims (3)

1. Радиопоглощающий материал, содержащий полимерное связующее и наполнитель, состоящий из порошкообразного карбонильного железа, отличающийся тем, что в наполнитель введены дискретные углеродные волокна в соотношении, мас.%:
дискретные углеродные волокна 40-10 порошкообразное карбонильное железо 60-90

при следующем соотношении компонентов, мас.%:
связующее 85-15 наполнитель 15-85
1. Radar absorbing material containing a polymeric binder and a filler, consisting of powdered carbonyl iron, characterized in that discrete carbon fibers are introduced into the filler in the ratio, wt.%:
discrete carbon fibers 40-10 powdered carbonyl iron 60-90

in the following ratio of components, wt.%:
binder 85-15 filler 15-85
2. Радиопоглощающий материал по п.1, отличающийся тем, что он содержит дополнительный слой, состоящий из полимерного связующего и наполнителя, выполненного из порошкообразного карбонильного железа, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
связующее 80-20 наполнитель 20-80
2. The radar absorbing material according to claim 1, characterized in that it contains an additional layer consisting of a polymer binder and a filler made of powdered carbonyl iron, in the following ratio of components, wt.%:
binder 80-20 filler 20-80
3. Поглотитель электромагнитных волн, состоящий из диэлектрического и радиопоглощающего материалов и металлической подложки, отличающийся тем, что диэлектрический материал выполнен в виде пластины из алюмооксидной керамики, на внешнюю поверхность которой нанесена полимерная диэлектрическая пленка, за ним расположен радиопоглощающий материал, состоящий из двух слоев, первый слой выполнен из смеси полимерного связующего и наполнителя из порошкообразного карбонильного железа при следующем соотношении компонентов, мас.%:
связующее 80-20 наполнитель 20-80

а второй слой представляет собой смесь полимерного связующего и наполнителя, состоящего из порошкообразного карбонильного железа и дискретных углеродных волокон в соотношении, мас.%:
дискретные углеродные волокна 40-10 порошкообразное карбонильное железо 60-90

при следующем соотношении компонентов, мас.%:
связующее 85-15 наполнитель 15-85

причем второй слой соединен с металлической подложкой.
3. The absorber of electromagnetic waves, consisting of a dielectric and radar absorbing materials and a metal substrate, characterized in that the dielectric material is made in the form of a plate of alumina ceramic, on the outer surface of which a polymer dielectric film is deposited, behind it is a radar absorbing material, consisting of two layers, the first layer is made of a mixture of a polymer binder and a filler of powdered carbonyl iron in the following ratio of components, wt.%:
binder 80-20 filler 20-80

and the second layer is a mixture of a polymer binder and a filler, consisting of powdered carbonyl iron and discrete carbon fibers in the ratio, wt.%:
discrete carbon fibers 40-10 powdered carbonyl iron 60-90

in the following ratio of components, wt.%:
binder 85-15 filler 15-85

moreover, the second layer is connected to a metal substrate.
RU2012101864/04A 2012-01-20 2012-01-20 Electromagnetic wave absorber and radar absorbent material for production thereof RU2500704C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012101864/04A RU2500704C2 (en) 2012-01-20 2012-01-20 Electromagnetic wave absorber and radar absorbent material for production thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012101864/04A RU2500704C2 (en) 2012-01-20 2012-01-20 Electromagnetic wave absorber and radar absorbent material for production thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012101864A RU2012101864A (en) 2013-07-27
RU2500704C2 true RU2500704C2 (en) 2013-12-10

Family

ID=49155351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012101864/04A RU2500704C2 (en) 2012-01-20 2012-01-20 Electromagnetic wave absorber and radar absorbent material for production thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2500704C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2664875C2 (en) * 2016-04-25 2018-08-23 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Radio-absorbing coating formation method
RU2707656C1 (en) * 2019-04-17 2019-11-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Composition and method of producing material which absorbs electromagnetic radiation

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109957275B (en) * 2019-03-08 2020-10-23 武汉理工大学 Method for spontaneous orientation of sheet-like absorbent under high filling ratio and wave-absorbing coating
CN110982421B (en) * 2019-11-08 2021-07-30 航天科工武汉磁电有限责任公司 High-temperature-resistant wave-absorbing coating and preparation method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5817583A (en) * 1992-12-04 1998-10-06 The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Radar attenuating textiles
RU2355081C1 (en) * 2007-12-04 2009-05-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт автоматической аппаратуры им. академика В.С. Семенихина" Radio absorbent material
RU2384594C1 (en) * 2008-08-12 2010-03-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" Polymer composition for absorbing high-frequency energy
RU2402845C1 (en) * 2009-11-02 2010-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" Electromagnetic wave absorber
RU2420549C2 (en) * 2009-07-16 2011-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Технопром" Varnish and paint composition

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5817583A (en) * 1992-12-04 1998-10-06 The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Radar attenuating textiles
RU2355081C1 (en) * 2007-12-04 2009-05-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт автоматической аппаратуры им. академика В.С. Семенихина" Radio absorbent material
RU2384594C1 (en) * 2008-08-12 2010-03-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" Polymer composition for absorbing high-frequency energy
RU2420549C2 (en) * 2009-07-16 2011-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Технопром" Varnish and paint composition
RU2402845C1 (en) * 2009-11-02 2010-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" Electromagnetic wave absorber

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2664875C2 (en) * 2016-04-25 2018-08-23 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Radio-absorbing coating formation method
RU2707656C1 (en) * 2019-04-17 2019-11-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Composition and method of producing material which absorbs electromagnetic radiation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012101864A (en) 2013-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hou et al. Planar multilayer structure for broadband broad-angle RCS reduction
Folgueras et al. Dielectric microwave absorbing material processed by impregnation of carbon fiber fabric with polyaniline
Vinoy et al. Trends in radar absorbing materials technology
Folgueras et al. Evaluation of a nanostructured microwave absorbent coating applied to a glass fiber/polyphenylene sulfide laminated composite
Folgueras et al. Multilayer radar absorbing material processing by using polymeric nonwoven and conducting polymer
Kazantsev et al. Broadening of operating frequency band of magnetic-type radio absorbers by FSS incorporation
RU2500704C2 (en) Electromagnetic wave absorber and radar absorbent material for production thereof
Hou et al. Broadband and broad-angle dielectric-loaded RCS reduction structures
WO2020166628A1 (en) Circuit substrate, antenna element, millimeter wave absorber for incorporation in substrate, and method for reducing noise in circuit substrate
Miacci et al. Basics on radar cross section reduction measurements of simple and complex targets using microwave absorbers
RU2482149C1 (en) Radar-absorbing material
Park et al. Design of wide bandwidth pyramidal microwave absorbers using ferrite composites with broad magnetic loss spectra
RU2529494C2 (en) Multi-layered composite material for protection against electromagnetic radiation
Tran et al. Characterization of Novel Magnetically Loaded Flocked Carbon Fiber Microwave Absorber
RU2470425C1 (en) Anti-radar material
RU2688635C1 (en) Device for protection against electromagnetic radiation
RU2300832C2 (en) Anti-radar material
Tripathi et al. Electromagnetic & microwave absorption properties of carbon black/PU di-electric nano-composite absorber
RU2812639C1 (en) Paste that absorbs electromagnetic radiation in microwave range
Liao et al. A dielectric panel design for RCS reduction and EM shielding
Micheli et al. Synthesys of radar absorbing materials for stealth aircraft by using nanomaterials and evolutionary computation
Savi et al. Shielding Effectiveness Measurements of Drywall Panel Coated with Biochar Layers. Electronics. 2022; 11: 2312
Stoica et al. Experimental measurements of radar absorbing materials in semi anechoic chambers
RU2783658C1 (en) Radio absorbing material and method for producing radio absorbing coating
RU2716882C1 (en) Slot antenna with an absorbent coating containing nanostructured conductive threads from semimetals

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20190205

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200121