Поглинач електромагнітних хвиль

1 Поглинач електромагнітних хвиль, що виконаний у вигляді комбінованої тканини, яка має вуглецеву та діелектричну складові, який відрізняється тим, що щонайменше одна з складових виконана з текстурованої нитки та/або групи ниток, у якій щонайменше одна є текстурованою 2 Поглинач за п 1 , який відрізняється тим, що щонайменше одна з складових виконана з групи ниток, у якій всі нитки є текстурованими 3 Поглинач за п 1 , який відрізняється тим, що кожна з складових тканини виконана з текстурованої нитки або групи ниток, у якій щонайменше одна є текстурованою 4 Поглинач за п 3, який відрізняється тим, що кожна з складових тканини виконана з групи ниток, у якій всі є текстурованими 5 Поглинач за будь-яким з пп 1-4, який відрізняється тим, що група ниток, з якої виконана що найменше одна складова тканини, має вуглецеву та/або діелектричну складові 6 Поглинач за будь-яким з пп 1-5, який відрізняється тим, що текстурованою є вуглецева або кілька вуглецевих ниток 7 Поглинач за п 6, який відрізняється тим, що використовують текстуровані вуглецеві нитки, отримані при різній температурі карбонізації 8 Поглинач за будь-яким з пп 1-7, який відрізняється тим, що щонайменше одна нитка виконана з групи волокон, у складі яких є вуглецеві та/або діелектричні волокна 9 Поглинач за п 8, який відрізняється тим, що використовують вуглецеві волокна, отримані при різній температурі карбонізації 10 Поглинач за будь-яким з пп 1-9, який відрізняється тим, що тканина утворена із складових, взятих у співвідношенні, мас % вуглецева складова 30-90 діелектрична складова решта 11 Поглинач за будь-яким з пп 1-10, який відрізняється тим, що ступінь текстурованості вуглецевої нитки у вільному стані складає 30-100 ЗБИТКІВ на довжині 10 см 12 Поглинач за будь-яким з пп 1-11, який відрізняється тим, що діелектрична нитка вибрана з групи, яка містить лавсан, капрон, поліамід та бавовну 13 Поглинач за будь-яким з пп 1-12, який відрізняється тим, що тканина має комірки з довжиною сторони 1,5-15мм Винахід відноситься до радіотехніки, а саме до радіотехнічних захисних тканин, і може бути використаний як засіб для поглинання електромагнітних хвиль, зокрема для створення захисних екранів та одягу людини, яка працює з джерелами електромагнітних випромінювань, для захисту техніки від дії електромагнітних полів, а також для захисту інформації за каналами побічних електромагнітних випромінювань, тощо ВІДОМІ поглиначі електромагнітних хвиль, в яких використовують вуглецеві та діелектричні волокна Відомий поглинач електромагнітних хвиль, в якому частина ниток виконана з вуглецевих волокон довжиною 15-20мм типу «вуглен» зі ЩІЛЬНІСТЮ розташування 6,8-8,5об % та інша частина ниток, що чергується з першою частиною ниток в шарах, яка виконана з ниток із діелектричного матеріалу довжиною 20мм Ці НИТКИ розташовані на підкладці з діелектричного матеріалу, що містить хаотично розподілені дискретні нитки довжиною 2-5мм в КІЛЬКОСТІ 6 8об % із волокна «вуглен» (Патент SU №1790795, MnKHOSQ17/00, №3, 93р) Основним недоліком такого поглинача є недо ю ^00 (О 61845 створенні умов для одночасних процесів багатостатня поглинаюча здатність та складність виготоразового внутрішнього відбивання, дифракції, інвлення конструкцій з цього матеріалу через його терференції електромагнітних хвиль в організованизьку МІЦНІСТЬ, яка визначається в основному ній структурі матеріалу і за рахунок цього МІЦНІСТЮ полімерного зв'язуючого До недоліків поглинання їх енергії Енергія електромагнітних відноситься також конструкція поглинача, яка хвиль, що поглинається, перетворюється в теплоутруднює виготовлення покрить для деталей ву енергію, яка ефективно розсіюється по поверхні складної конфігурації поглинача, в першу чергу завдяки високій теплоВідомий поглинач електромагнітних хвиль, що провідності безперервних вуглецевих волокон та виконаний у вигляді тришарової конструкції В цій організованим контактам між об'ємними комірками конструкції поглинаючий шар, виконаний, напритканини клад, з вуглецеграфітової тканини і розташований між ЗОВНІШНІМ і внутрішнім діелектричними шараТекстурованість, наприклад, ХІМІЧНИХ ВОЛОКОН ми з діелектричною проникливістю 1,2-1,4га товможе бути досягнута декількома способами викощиною 0,5мм і 0,2±0,05мм, ВІДПОВІДНО Середній нання технологічних операцій, з яких найбільш шар із електропровідного матеріалу має питомий відомими є термоусаджування, створення об'ємопір 0,1-15Ом см і товщину 0,5мм при забезпеченності за механічною технологією тощо Щодо текні безперервного електричного контакту вуглецестурованості вуглецевих ниток, то може бути викових ниток (Ac SU №1786567, МПК HOIQ17/00 ристана нитка, описана у СВІДОЦТВІ на корисну Бюл №1, 93р) модель РФ №24472 Недоліком цього поглинача є низькі значення Ступінь поглинальної здатності залежить не поглинаючих властивостей через недостатню об'тільки від електрофізичних властивостей матеріаємність розташування вуглецевих ниток в просторі лу, але й від його внутрішньої структури та розвисереднього шару, необхідність забезпечення триненості поверхні Внутрішня структура та морфошаровості, а також відсутність гнучкості матеріалу логія поверхні може задаватись варіантами поглинача використовуваних для виготовлення тканини ниток Такими варіантами можуть бути випадки, коли Прототипом технічного рішення, що заявлящонайменш одна з складових виконана з групи ється, є поглинач електромагнітних хвиль, виготониток, у якій всі нитки є текстурованими, або кожна влений у вигляді тканини, що складається з волоз складових тканини виконана з текстурованої ниткон, які містять сажу порошки та волокна графіту ки, або групи ниток, у якій щонайменш одна є тексЗокрема, вуглецевмісний компонент може бути в турованою, або кожна з складових тканини викоскладі матеріалу волокна із полімерного діелектнана з групи ниток, у якій всі є текстурованими ричного матеріалу (до 70%), або нанесений на поверхню останнього 3 таких волокон виготовляГрупа ниток, з якої виконана щонайменш одна ють нитки, які утворюють тканину у співвідношенні складова тканини, може мати вуглецеву та/або 1 1 електропровідних та діелектричних волокон діелектричну складові (патент UA №26885, МПК H01Q17/00, Бюл №8, Для підсилення поглинальної здатності ткани99р) Проте цей матеріал також має недостатню ни текстурованою повинна бути саме вуглецева радюпоглинаючу здатність нитка, або кілька вуглецевих ниток У цьому випадку важливим є те, що їх текстурованість досягаВ основу винаходу поставлено завдання ствоється керуванням режимами процесу ХІМІКОрити такий поглинач електромагнітних хвиль, у термічної обробки та усадкою, наприклад, гідратякому шляхом створення організованої об'ємної целюлозної (віскозної) нитки при и перетворенні у структури з ниток, щонайменш одна з яких не вивуглецеву під час послідовних процесів дегідратапрямлена, а має збитки, тобто хвилясту поверхню, ції, деполімерізацм, подальшої ароматизації та досягається можливість одержати тканину з розкарбонізації Внаслідок цих процесів у вуглецевій виненою поглинальною поверхнею, в об'ємі якої нитці утворюється особлива структура, в якій довідбувається багаторазове відбиття електромагнісягається співіснування аморфної та кристалічної тних хвиль, що обумовлює зменшення коефіцієнту фази на мікро рівні Певне співвідношення аморфвідбиття особливо в діапазонах частот від 100МГц ної і кристалічної фази залежить від ступеня кардо ЗОГГц бонізації і обумовлює електропровідність вуглецеПоставлене завдання вирішується тим, що завих волокон в широкому діапазоні значень При пропоновано поглинач електромагнітних хвиль, малих ступенях кристалічності їх електропровідвиконаний у вигляді комбінованої тканини, яка має ність близька до електропровідності напівпровідвуглецеву та діелектричну складові, у якому, згідників Крім того, неорієнтовані кристаліти розділено з винаходом, щонайменш одна з складових ні аморфною фазою, також становлять перешкоду виконана з текстурованої нитки, або групи ниток, у для відбиття електромагнітної хвилі Слід відзнаякій щонайменш одна є текстурованою чити, що сама вуглецева нитка може бути комплеТекстурованість щонайменш однієї нитки (вугксною і складатися з багатьох одиничних безперелецевої або діелектричної), яка формує тканину, рвних філаментних волокон діаметром 7-И0мкм, забезпечує об'ємність радіопоглинаючої структури скручених в джгут, в якому філаментні волокна розвиненість поглинаючої поверхні, що сприяє (мікропровідники) розташовуються зовні чи на попідвищенню ефекту радюпоглинання через багаверхні комплексної нитки Таким чином в процесах торазове відбиття електромагнітних хвиль в об'ємі поглинання електромагнітних хвиль поряд з мактканини з електрично з'єднаними замкненими короефектами, пов'язаними з текстурованістю вугмірками з об'ємною макроструктурою лецевих ниток та об'ємністю тканини, певну роль Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю відіграють вище названі мікроефекти ознак винаходу і технічним результатом полягає у У варіанті, коли текстурованими можуть бути також ХІМІЧНІ чи синтетичні діелектричні нитки, вуглецеві нитки можуть і не бути текстурованими, але тканина все одно буде мати об'ємність структури Складові тканини можуть бути взяті у співвідношенні, мас % вуглецева 30-90, діелектрична решта Діелектричну нитку вибирають з групи, яка містить лавсан, капрон, поліамід та бавовну До корисних фізичних макроефектів також належить електрична замкненість об'ємних комірок, які утворені вуглецевими нитками Такі комірки необхідно розташовувати з певного ПОСЛІДОВНІСТЬ по поверхні тканини Електричний струм, що виникає в цих комірках під дією змінного електромагнітного поля сприяє дисипації енергії за рахунок омічних втрат Найкраще показала себе тканина з комірками довжина сторін яких дорівнює 1,5-15 мм На фіг 1 представлений загальний вигляд поглинача На фіг 2 - вигляд текстурованої нитки (вуглецевої) Поглинач електромагнітних хвиль складається з вуглецевої 1 та діелектричної 2 складових, з яких щонайменше одна виконана з текстурованої нитки З та/або групи ниток, у якій щонайменш одна є текстурованою З Поглинач електромагнітних хвиль виготовляють таким чином Вуглецеву текстуровану нитку виробляють за періодичною схемою карбонізації віскозних (гідратцелюлозних) ниток Шляхом в'язання з віскозних ниток виготовляють трикотажне полотно із структурою, наприклад, кулірного переплетення при ЩІЛЬНОСТІ в'язання, яке заздалегідь визначається потрібним кінцевим ступенем текстурованості вуглецевої нитки Наприклад, для одержання 30-100 збитків вуглецевої нитки на 10см и довжини (у вільному стані) у вихідному віскозному полотні необхідно забезпечити відношення числа петельних стовпчиків та петельних рядів до числа збитків 1,6-2,5 та 1,1-1,5 ВІДПОВІДНО Термічну обробку такого полотна ведуть в шахтній печі в атмосфері природного газу та продуктів піролізу віскози при швидкостях підйому температури 5-10град/год, в інтервалі 250-400°С, та 8010Оград/год, в інтервалі 400-950°С Було також отримано вуглецеву нитку за двома іншими кінцевими температурами термообробки 800°С та 1200°С Оптимальною за радіо поглинаючими властивостями поглинача була температура карбонізації 950°С Після розпускання вуглецевого трикотажного полотна одержують вуглецеву нитку з якої виготовляють комбіноване ткане полотно різних переплетень, використовуючи разом з вуглецевою також діелектричні нитки Як варіант, для реалізації запропонованого технічного рішення була використана не текстурована вуглецева нитка, яку одержували за безперервною (горизонтальною) схемою з використанням операції витягування під час карбонізації В цьому випадку об'ємність тканини в поглиначі електромагнітних хвиль досягали за рахунок використання текстурованої поліефірної нитки, але ефект раді о поглинання в такій тканині був нижчий в 61845 порівнянні з першим варіантом Приклади конкретного виконання Приклад 1 Вуглецеву нитку одержують за наведеними вище режимами карбонізації при максимальній температурі 950°С Вона має лінійну ЩІЛЬНІСТЬ 135 текс із ступенем текстурованості 80% Як діелектричну нитку використовують не текстуровану лавсанову нитку ЩІЛЬНІСТЮ 29 текс 3 цих ниток виготовляють комбіновану тканину переплетенням саржа при загальному числі ниток на довжині 10см 128 по основі, з яких 19-20 - вуглецеві, решта - поліефірні та 125 ниток по утоку з яких 38-40 ниток - вуглецеві, решта поліефірні (приклад №4 в таблиці 1) Приклад 2 Вуглецеву нитку з ЛІНІЙНОЮ ЩІЛЬНІСТЮ 135 текс та ступенем текстурованості 80%, одержану при максимальній температурі карбонізації 950°С переробляють у комбіновану тканину разом з бавовняною ниткою, яка не є текстурованою, ЛІНІЙНОЮ ЩІЛЬНІСТЮ 25x2 текс Тканина має переплетення саржа при загальному числі ниток на довжині 10 см 120 по основі, з яких 19-20 - вуглецеві, решта бавовняні та 136 ниток по утоку з яких 38-40 ниток - вуглецеві, решта бавовняні (приклад №12 в таблиці 1) Поглинач працює таким чином На металевій поверхні, яка повністю відбиває електромагнітну хвилю, закріплюють запропонований поглинач Електромагнітні хвилі заданих частот та потужностей від генератора електромагнітного випромінювання падають під прямим кутом на поверхню поглинача При цьому в організованій структурі матеріалу поглинача, розвиненій за рахунок використання для формування вуглецевої складової 1 текстурованої вуглецевої нитки 3, відбувається їх багаторазове внутрішнє відбивання, дифракція, інтерференція і поглинання їх енергії в об'ємі матеріалу Енергія електромагнітних хвиль, що поглинається, перетворюється в теплову енергію, яка ефективно розсіюється по поверхні поглинача, в першу чергу, завдяки високій теплопровідності безперервних зв'язаних вуглецевих волокон З та організованим контактам між об'ємними комірками тканини Потужність відбитої хвилі, яка вимірюється за допомогою приймальної антени, значно менша, ніж падаючої Коефіцієнт відбиття обчислюється як відношення потужностей падаючої і відбитої хвиль В таблиці 1 наведені результати вимірювання різних варіантів виготовлення поглиначів електромагнітних хвиль в залежності від температури карбонізації вуглецевої нитки, складу комбінованої тканини, вмісту вуглецевих і діелектричних волокон та розмірів вуглецевої комірки по поверхні тканини Вимірювання проводили в спеціалізованих приміщеннях із застосуванням метрологічних камер за стандартними методиками, в яких використовувалися генератори сигналів відповідної частоти (широкополосний та типу Г4-102А зав №8057, а також Г4-143 зав №308043), селективні мікровольтметри (SMV11 зав №03953, SMV6 5 зав №02323, SMV8 5 зав №02293 та ІНШІ) та приймальні антени (FMA11 зав №01029, FMA6.2 зав 61845 №00073, DPI, зав №11245 DP3 зав №07179 та ІНШІ) Для порівняння приведені дані про властивості зразків матеріалу за прототипом - патентом України UA №26885 Як видно з наведених в таблиці 1 даних склад тканини та розмір комірки за пропонованим технічним рішенням впливає на показники відбиття електромагнітних хвиль, особливо на частотах ЮОМГц-ЗОГГц Найкращі властивості мають зразки виконання поглинача електромагнітних хвиль з розміром комірки 5x5 та 7х7мм, що створена текстурованими вуглецевими нитками, які були карбонізовані при температурі 950°С На тому ж рівні за характеристикою коефіцієнта відбиття знаходяться зразки тканини з двох груп текстурованих ниток - вуглецевих та поліефірних Відзначимо, що використання разом з вуглецевими текстурованими нитками бавовняних ниток також демонструє достатню спроможність до радіо поглинання Таким чином, виходячи з конкретних умов використання поглинача електромагнітних хвиль та і урахуванням 8 економічного фактору, можна здійснити реалізацію запропонованих технічних рішень з досягненням високих характеристик поглинання електромагнітних хвиль в діапазоні від 100МГц до ЗОГТц Результати проведених вимірювань свідчать, що запропоноване технічне рішення мас більш високі експлуатаційні якості в порівнянні з прототипом Поглинач, що пропонується, може бути використаний, наприклад, для захисту від електромагнітного випромінювання працівників офісів з великою КІЛЬКІСТЮ комп'ютерів та оргтехніки Обклеювання внутрішніх перегородок в приміщенні запропонованим матеріалом зменшує як проникнення електромагнітного випромінювання з одного робочого місця на інше, так і фон від техніки, що знаходиться на даному робочому МІСЦІ Таким чином, за рахунок зменшення перевідбиття електромагнітних хвиль створюються безпечні умови по відношенню до електромагнітного випромінювання Таблиця 1 Залежність коефіцієнту відбиття поглинача електромагнітних хвиль, який заявляється від складу та структури матеріалу та частоти падаючої хвилі № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Довжина сторони Вміст вуглецевих комірки, утвореної ниток(мас %) Коефіцієнт відбиття, % при частоті, МГц вуглецевими нит- решта -діелектМатеріал ками, мм ричні нитки В ОСНОВІ в утку 90 50 50 100 500 1000 5000 10000 30000 + Комбінована тканина з вуглеце1 1 0,8 0,9 0,7 0,6 0,7 0,6 вих текстурованих ниток (карбоні+ 3 3 0,7 0,8 0,6 0,8 0,8 0,7 зація при 950°С) та лавсанових не + 5 5 0,6 0,5 0,7 0,7 0,7 0,7 текстурованих ниток + 5 5 0,7 0,7 0,5 0,5 0,8 0,8 + 5 5 0,9 0,9 0,9 0,8 0,9 1,0 + 7 7 0,6 0,6 0,5 0,6 0,8 0,9 + 10 10 0,9 0,7 0,7 0,9 1,1 1,0 + 15 15 0,8 0,8 0,9 1,0 0,9 1,2 + 20 20 0,9 1,1 1,0 0,9 1,3 1,3 Комбінована тканина з вуглецевих текстурованих (карбонізація + 5 5 0,5 0,6 0,7 0,6 0,7 0,9 при 950°С) та лавсанових текстурованих ниток Комбінована тканина з вуглецевої + не текстурованої та лавсанової 5 5 0,9 0,7 0,7 0,8 0,9 1,0 текстурованої нитки Комбінована тканина з вуглецевої + текстурованої нитки (карбонізація 5 5 0,7 0,8 0,8 0,7 1,2 1,1 при 950°С) та бавовняної нитки Комбінована тканина з вуглецевої текстурованої нитки (карбонізова+ 5 5 1,0 0,8 0,9 0,8 1,2 1,1 ної при 950°С) та лавсанової не текстурованої нитки Комбінована тканина з вуглецевої текстурованої нитки (карбонізова+ 5 5 1,1 0,9 0,8 0,9 1,0 1,3 ної при 1200°С) та лавсанової не текстурованої нитки Відомий тканина, що виготовлена з полімерних волокон, які вміщують 0,9-1,4 0,9-1,4 0,8-2,0 0,7-1,7 сажу (згідно З патентом України UA № 26885) Відомий тканина, що виготовлена з полімерних волокон які вміщують 0,7-1,7 0,6-1,5 0,9-1,4 0,8-1,2 волокна графіту (згідно з патентом України UA № 26885) 61845 Комп'ютерна верстка Т Чепелєва Підписне 10 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки УкраїниДержавний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119