Захисне наноструктуроване покриття

Реферат: Захисне наноструктуроване покриття містить синтетичне зв'язуюче та наповнювачі. Як зв'язуюче містить кремнійорганічний лак КО-08к, а як наповнювачі - карбонільне залізо, нікелевий ферит та вуглецеві нанотрубки. UA 116934 U (54) ЗАХИСНЕ НАНОСТРУКТУРОВАНЕ ПОКРИТТЯ UA 116934 U UA 116934 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до області нанотехнологій, а саме до захисних нанокомпозитних покриттів, та може бути використана для захисту будівельних споруд та інших об'єктів від електромагнітного випромінювання (ЕМВ). Для ефективного поглинання ЕМВ в широкому діапазоні частот необхідно використовувати багатокомпонентні системи, необхідні для формування градієнтного покриття при нанесенні на поверхню пошарово. Інгредієнтами таких систем можуть бути полімерні зв'язуючі, наповнювачі: наномагнетит, нікелевий ферит, електропровідна сажа, вуглецеві нанотрубки. вуглецеве нановолокно, гексаферит барію та ін. Для подальшого розширення діапазону частот необхідно варіювати також і іншими компонентами, у яких суттєво відрізняються значення комплексної діелектричної та магнітної проникностей. Радіопоглинальні покриття (РГШ), до яких належать фарби, лаки та густі пасти традиційно мають більш широку сферу застосування, а тому користуються вищим попитом. Вони складаються з набору матеріалів, зібраних разом для забезпечення технологічного результату, поєднання міцнісних і електромагнітних властивостей. При створенні РГШ враховуються адгезійні властивості матеріалу та узгодженість об'ємних температурних коефіцієнтів розширення для запобігання розшаровуванню матеріалу. Високе поглинання у поєднанні з низькою товщиною покриття є важливим при застосуванні його в об'єктах, де масогабаритні характеристики є переважними. Зокрема, до таких об'єктів належать літальні апарати, мікроелектронні НВЧ пристрої. Поглинальні покриття великої товщини обважнюють конструкції літальних апаратів, погіршують їх аеродинаміку, руйнуються при високих швидкостях польоту та вібрації конструкції. В мікроелектронних пристроях такі покриття збільшують їх габарити в декілька разів. Відомий захисний матеріал для поглинання радіовипромінювання [див. Ковнеристый Ю.К., Лазарева И.Ю., Раваев Л.Л. Материалы, поглощающие СВЧ-излучение. - М.: Наука, 1982. - С. 85] із графіту, керметів та подібних їм матеріалів, на основі яких виготовляють геометричні фігури, наприклад циліндри, конуси різних розмірів для поглинання радіовипромінювання всередині приміщення, закріплюючи їх на стінках та стелях в певному порядку. Недоліком таких захисних матеріалів є великий об'єм та маса поглинальних пристроїв. Відомий захисний матеріал для поглинання радіовипромінювання [див. Шнейдерман Я.А., Зарубежная радиоэлектроника, 1972. 7, 1975, 3] у вигляді тканих або плівкових матеріалів з використанням металічної сітки, які закріплюють на поверхні, їх застосовують, в основному, для екранування будь-яких поверхонь та для захисту біологічних об'єктів. Недоліком таких захисних матеріалів є велика частка відбитого випромінювання. Найближчим аналогом до запропонованого захисною покриття є захисне покриття, отримане із рідкого матеріалу при змішуванні синтетичного клею «Элатон» та порошкоподібного фериту або карбонільного заліза, який наносять на поверхню в декілька шарів з проміжним сушінням між шарами [див. патент РФ № 2107705, кл. C09D 5/32, 1996]. Спільними суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, та найближчого аналога є одержання рідкого матеріалу на основі синтетичного зв'язуючого та карбонільного заліза, який наносять на поверхню в декілька шарів з проміжним сушінням між шарами. Недоліком такого захисного покриття є низьке поглинання радіовипромінювання в тонких шарах, необхідність нанесення великої товщини покриття для отримання високого поглинання в діапазоні довжин хвиль більше 2 мм. В основу корисної моделі поставлена задача розробити захисне наноструктуроване покриття, яке завдяки новому складу забезпечить ефективний захист будівельних споруд та інших об'єктів від електромагнітного випромінювання. Поставлена задача вирішується тим, що захисне наноструктуроване покриття містить синтетичне зв'язуюче та наповнювачі і, відповідно до корисної моделі, як зв'язуюче воно містить кремнійорганічний лак КО-08к, а як наповнювачі застосовують карбонільне залізо, нікелевий ферит та вуглецеві нанотрубки, при такому співвідношенні компонентів, мас. ч.: кремнійорганічний лак КО-08к 17-20 карбонільне залізо 70-75 нікелевий ферит 10-15 вуглецеві нанотрубки 0,2-0,8. Для одержання захисного наноструктурного (наноструктуроване) покриття використовували наступні компоненти: 1 UA 116934 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 кремнійорганічний лак КО-08к ГОСТ 11066-74 карбонільне залізо ГОСТ 9849-86 нікелевий ферит ГОСТ 24063-80 вуглецеві ТУ У 24.1-03291669нанотрубки 009:2009 толуол ГОСТ 5789-78. Одержання захисного наноструктурованого покриття здійснювали наступним чином. Для виготовлення покриття брали необхідну кількість вуглецевих нанотрубок (BUT), диспергованих в толуолі, перемішували на ультразвуковому диспергаторі протягом 1 хв. Після цього додавали нікелевий ферит і перемішували па пневматичній мішалці протягом 5 хв. потім додавали карбонільне залізо КЗ при постійному перемішуванні. В отриману пасту доливали необхідну кількість кремнійорганічного лаку КО-08К. Після одержання рівномірної суспензії отриману композицію наносили на поверхню металу вручну, за допомогою пензля або шпателя, в залежності від необхідної товщини покриття. На один шар наносили композицію товщиною не більше, ніж 0,5 мм, Після нанесення шару композиції її просушували протягом 6 год., після чого наносили інший шар. Досліджували захисне наноструктуровапе покриття за допомогою надвисокочастотного інтерферометра на основі вимірювача різниці фаз РФК2-18 та вимірювача коефіцієнта стоячих хвиль і послаблення Р2-60. Суть корисної моделі пояснюється конкретними прикладами виконання. Приклад 1 Для виготовлення покриття у 20 мл толуолу диспергували вуглецеві нанотрубки ВИТ в кількості 0,2 г, перемішували на ультразвуковому диспергаторі протягом 1 хв. Після цього додавали нікелевий ферит в кількості 7,8 г і перемішували на пневматичній мішалці протягом 5 хв. і додавали карбонільне залізо КЗ 70 г при постійному перемішуванні. В отриману пасту доливали 20 г кремнійорганічного лаку КО-08к та перемішували 10 хв. Після одержання рівномірної суспензії наносили на поверхню металу вручну, за допомогою пензля або шпателя, залежно від необхідної товщини покриття. На один шар наносили композицію товщиною не більше ніж 0,5 мм. Після нанесення шару композиції її просушували протягом 6 год., після чого наносили інший шар. Наносили 3-6 шарів. Поставлена задача вирішується (див. приклад 1 таблиці). Приклад 2 Виконували аналогічно прикладу 1, змінюючи вміст компонентів. Для виготовлення покриття брали дисперговані в толуолі вуглецеві нанотрубки ВИТ в кількості 0,3 г. Після цього додавали нікелевий ферит в кількості 10,8 г і перемішували на пневматичній мішалці протягом 5 хв. і додавали карбонільне залізо КЗ 71,5 г при постійному перемішуванні. В отриману пасту доливали 17,4 г кремнійорганічного лаку КО-08к та перемішували 10 хв. Поставлене завдання вирішується (див. приклад 2 таблиці). Приклад 3 Виконували аналогічно прикладу 1, змінюючи вміст компонентів. Для виготовлення покриття брали дисперговані в толуолі вуглецеві нанотрубки ВНТ в кількості 0,2 г. Після цього додавали нікелевий ферит в кількості 8,1 г і перемішували на пневматичній мішалці протягом 5 хв. і додавали карбонільне залізо КЗ 75 г при постійному перемішуванні. В отриману пасту доливали 17 г кремнійорганічного лаку КО-08к та перемішували 10 хв. Поставлена задача вирішується (див. приклад 3 таблиці). Приклад 4. Виконували аналогічно прикладу 1, змінюючи вміст компонентів. Для виготовлення покриття брали дисперговані в толуолі вуглецеві нанотрубки ВНТ в кількості 0,5 г. Після цього додавали нікелевий ферит в кількості 15,5 г і перемішували на пневматичній мішалці протягом 5 хв. і додавали карбонільне залізо КЗ 64 г при постійному перемішуванні. В отриману пасту доливали 20 г кремнійорганічного лаку КО-08к та перемішували 10 хв. Поставлена задача не вирішується (див. приклад 4 таблиці). Приклад 5 Виконували аналогічно прикладу 1, змінюючи вміст компонентів. Для виготовлення покриття брали дисперговані в толуолі вуглецеві нанотрубки ВИТ в кількості 1,0 г. Після цього додавали нікелевий ферит в кількості 10 Г і перемішували на пневматичній мішалці протягом 5 хв і додавали карбонільне залізо КЗ 76 г при постійному перемішуванні. В отриману пасту доливали 13 г кремнійорганічного лаку КО-08к та перемішували 10 хв. Поставлена задача не вирішується (див. приклад 5 таблиці). 2 UA 116934 U 5 Приклад 6 (найближчий аналог) У змішувач поступово завантажують 80 г полімерного зв'язуючого - синтетичного клею «Елатон» на основі латексу та 20 г карбонільного заліза, перемішують протягом 7-10 хв, при цьому перемішувальний пристрій почергово обертають is протилежному напрямку протягом 5060 с. Поставлена задача не вирішується (див. приклад 6 таблиці).Вміст та характеристики захисного наноструктурованого покриття наведені в таблиці. Таблиця №№ прикладу 1 2 3 4 5 6 найближчий аналог 10 Наповнювачі, г Зв'язуюче, г 20 17,4 17 20 13 80 82,6 83,3 80 87 20 Поглинання електромагнітного випромінювання в діапазоні 8,0-14 ГТц, дБ 11 15 12 8 9 5-7 Як видно з наведених у таблиці даних, заявлене захисне наноструктуроване покриття забезпечує ефективний захист об'єктів від електромагнітного випромінювання. В порівнянні з найближчим аналогом, дозволяє розширити функціональні можливості в діапазоні 8,0-14 ГГц, підвищити поглинальну здатність покриттям електромагнітного випромінювання. Таким чином, наведені приклади підтверджують досягнення технічного результату при здійсненні запропонованої корисної моделі. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Захисне наноструктуроване покриття, що містить синтетичне зв'язуюче та наповнювачі, яке відрізняється тим, що як зв'язуюче містить кремнійорганічний лак КО-08к, а як наповнювачі використовують карбонільне залізо, нікелевий ферит та вуглецеві нанотрубки, при такому співвідношенні компонентів, мас. ч.: кремнійорганічний лак КО-08к 17-20 карбонільне залізо 70-75 нікелевий ферит 10-15 вуглецеві нанотрубки 0,2-0,8. Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3