Radio-absorberend materiaal: beschrijving, kenmerken, toepassing

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Het huidige ontwikkelingsniveau van radiotechnische apparaten en het wijdverbreide gebruik ervan zetten de kwesties van elektromagnetische bescherming en veiligheid op de agenda. Tot voor kort bleef deze laag van problemen in de schaduw, omdat het technologisch niveau niet toeliet om ze in detail te bekijken. Maar vandaag is er een hele richting voor de ontwikkeling van radarabsorberende materialen (RPM), die verschillende doelen hebben.

Reikwijdte van RPM

De noodzaak om dit soort materialen te gebruiken ontstaat in het militaire-defensiecomplex, in de civiele industrie, bij het oplossen van typische problemen bij de ontwikkeling van radio-elektronische apparaten, enz. Maar beschermende systemen en beveiligingshulpmiddelen zijn nog steeds de meest relevant in termen van verzoek op RPM. Bovendien is dit niet per se een militair-technisch complex. Moderne radarabsorbersmaterialen worden met succes beheerst in de niche van computersystemen die informatie verwerken met de aansluiting van beschermingsmiddelen tegen ongeoorloofde toegang. Objecten van biologische oorsprong worden dus beschermd tegen elektromagnetische effecten, en het verminderen van de kwetsbaarheid van radar is een noodzaak voor een breed scala aan civiele en militaire eenheden. Een ander ding is dat de aard van het gebruik en de eigenschappen van specifieke RPM's in elk geval aanzienlijk kunnen verschillen.

Wat is RPM?

Deze materiaalklasse kan worden gedefinieerd door het vermogen van de samenstelling en structuur van het product om de absorptie van elektromagnetische energie in een bepaald frequentiebereik te garanderen. Nieuwe generaties RPM's zijn meer vatbaar voor modificatie in termen van hun vermogen om geabsorbeerde golven om te zetten in bepaalde soorten energie. In dit proces worden naast absorptie ook verschijnselen zoals interferentie, verstrooiing en diffractie waargenomen. Wat betreft de productie van radio-absorberende materialen, deze zijn gebaseerd op deeltjes van een ferromagneet. Ze worden gebruikt als absorberende materialen met een breed bereik en vormen een isolerende laag op het oppervlak van het doelproduct met betrekking tot elektromagnetische golven. In dit geval moet een voorwaarde voor de structurele basis van de isolator de aanwezigheid zijn van een niet-magnetisch diëlektricum. Op basis hiervan worden verschillende aanpassingen van het toerental ontwikkeld. Naast de structuur van ferromagneten kunnen bijvoorbeeld elementen van roet of grafiet worden opgenomen, die fungeren alsabsorbers. Bij de productie van RPM's met een smal bereik ligt de nadruk ook op het gebruik van rubber of kunststoffen.

Het verschil tussen radarabsorberende materialen en coatings

Er is geen strikt onderscheid, in termen van prestaties, tussen materialen en coatings voor dit doel, maar juist de mechanica van fabricage en verdere behandeling maakt het noodzakelijk om onderscheid te maken tussen deze manieren van isolatie. In het bijzonder, als materialen kunnen worden opgenomen in de structurele en zelfs elementaire basis van het doelproduct, dan werken de coatings alleen als een hulplaag op het oppervlak, zonder enige andere taak uit te voeren. Voor een deel zijn er ook verschillen in absorberend vermogen, maar deze factor is eerder voorwaardelijk. Afhankelijk van de structuur kan het radarabsorberende materiaal enig succes hebben als een microgolfabsorberend apparaat, maar in ieder geval zal dit vermogen slechts kenmerkend zijn voor een beperkt bereik. Zo zijn er tegenwoordig stralingsspectra van radarstations die in principe niet beschikbaar zijn voor “verwerking” van RPM.

Technische en operationele kenmerken van RPM

Materialen zijn behoorlijk divers in hun ontwerp en structuur, en toch zijn er gemiddelde prestatie-indicatoren voor de meest gevestigde groepen RPM's. De basiskenmerken die deze waarden weerspiegelen, zijn:

• De lengte van de werkgolven - van 0,3 tot 25 cm.
• Het werkfrequentiespectrum is van 300 tot 37.500 MHz.
• Magnetische permeabiliteit - van 1, 26 tot 10-6 H/m.
• Bedrijfstemperatuurbereik - van -40 tot 60 °С.
• Gewicht - ongeveer 200-300 g per 1 m²

Er moet rekening mee worden gehouden dat niet elk materiaal de bovenstaande prestatiekenmerken kan behouden in zware externe gebruiksomstandigheden. In die zin kunnen we het radio-absorberende materiaal Ternovnik van het tapijttype onderscheiden, dat veel wordt gebruikt door Russische ondernemingen in verschillende industrieën. Voor hem zijn er praktisch geen beperkingen op het gebruik in barre klimatologische omstandigheden. Bovendien is dit materiaal bestand tegen mechanische slijtage en behoudt het het vermogen om objecten te isoleren, ongeacht hun vorm en oppervlakte.

Rassen van RPM

Hoewel er momenteel geen duidelijk onderscheid is in het RPM-segment, kunnen de volgende categorieën van dit materiaal voorwaardelijk worden onderscheiden:

• Resonant. Ook wel frequentie-afgestemd - ze zijn in staat om de geabsorbeerde golf volledig of gedeeltelijk te neutraliseren. De efficiëntie wordt direct bepaald door de dikte van het beschermende product.
• Niet-resonant magnetisch. Ze hebben ferriet in hun structuur, waarvan de deeltjes in de epoxylaag zijn verdeeld. Het magnetische radarabsorberende materiaal is in staat de uitgestraalde energie over een groot gebied af te voeren, waardoor neutralisatie over een breed frequentiebereik kan worden bereikt.
• Niet-resonant volume. In de regel zijn het dikke lagen isolatoren die het grootste deel van de input absorberenstraling voordat het weerkaatst op de metalen plaat aan de achterkant.

Kenmerken van RPM op ferromagnetische poeders

Een soort coating met radio-absorberend vermogen, die verspreide microsferen bevat met deeltjes van ferriet of carbonylijzer. Tijdens het absorptieproces van hoogfrequente straling in het poeder treden moleculaire trillingen op, die het vrijkomen van warmte veroorzaken. Dezelfde afgeleide energie die wordt gedissipeerd of overgebracht naar een aangrenzende opslagstructuur. Een soortgelijk werkingsprincipe wordt opgemerkt in vellen neopreenrubber. Dit materiaal werkt volgens het principe van magnetische verliezen, maar bevat in zijn structuur een vastere vulstof van ferriet en grafiet.

Foam RPM

Een speciale groep RPM's die worden gebruikt voor het langdurig maskeren van belangrijke objecten. Dit type materiaal is gebaseerd op polyurethaanschuim. Het gebruik ervan wordt gerechtvaardigd door het feit dat het eindproduct kleine afmetingen en een bescheiden massa krijgt met een vrij breed scala aan absorberende activiteit tot het decimeterspectrum. Hoewel de grondstoffen in dit geval duurder zijn, hebben radarabsorberende materialen en op polyurethaan gebaseerde maskerende schuimcoatings aanzienlijke prestatievoordelen:

• Hoge sterkte-eigenschappen vergeleken met vergelijkbare water-polymeer materialen.
• Behoud verhulde eigenschappen voor onbepaalde tijd.
• Minder opslagvereisten voor componenten.
• Schuimmasker coversin principe worden ze gekenmerkt door een hoge hechting, waardoor de toepassingsmogelijkheden op een breed scala aan oppervlakken worden uitgebreid.

Binnenlandse RPM-ontwikkelingen

Russische specialisten werken op verschillende gebieden van RPM-creatie, maar materialen op basis van nanostructuren moeten worden verwezen naar de meest veelbelovende gebieden. Dit concept wordt in het bijzonder beheerst door het Ferrit-Domen Research Institute, dat een hele reeks dunne radio-absorberende films heeft ontwikkeld die zijn gemaakt van gehydrogeneerde koolstof met nano-elementen. De voordelen van radio-absorberende materialen van Russische makelij op basis van nanogestructureerde deeltjes zijn onder meer een verhoogd absorptievermogen in het ultrabrede frequentiespectrum van 7-300 GHz. Naast hittebestendigheid en mechanische sterkte merken ontwikkelaars ook de milieuvriendelijkheid en afvalvrije technologie op voor het vervaardigen van dergelijke materialen.

Conclusie

Ondanks de uitbreiding van het algemene RPM-segment is het nog te vroeg om te spreken over gevestigde en gestandaardiseerde ontwikkelingsnormen voor deze materiaalklasse. Dit komt grotendeels door de geheimhouding waarin onderzoekers op dit gebied moeten werken, maar er zijn ook problemen die samenhangen met de technologische complexiteit van ontwikkeling. Het verkrijgen van nieuwe veelbelovende radio-absorberende materialen is tegenwoordig onmogelijk zonder het gebruik van innovatieve grondstoffen. Technologen werken ook actief aan nauwkeurigere en efficiëntere methoden voor het schatten van de absorptiecapaciteit, wat het vermogen om nieuwe RPM's te identificeren verbetert. En tegen deze achtergrondlogischerwijs verliezen radio-absorberende middelen op basis van dezelfde ferrieten, die al traditioneel zijn geworden, hun relevantie.