Вбирач електромагнітних хвиль

1. Вбирач електромагнітних хвиль, виконаний у вигляді тканини, волокна ниток якої містять полімерний діелектрич ний матеріал, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що волокна додатково містять компонент, вбираючий електромаг нітні хвилі. 2. Вбирач по п. 1, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що компонент, вбираючий електромагнітні хвилі, вибрано з групи, яка містить сажу, порошки та волокна графіту, фериту, металу та/чи їх суміші. 3. Вбирач по п. 1, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що склад матеріалу волокна становить, мас.%: Компонент, вбираючий електромагнітні хвилі 1-70 Полімерний діелектричний матеріал Решта 4. Вб ирач по будь-якому з пп. 1-3, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що компонент, вбираючий електромагнітні хви лі, рівномірно нанес ено на поверхню полімерного діелектричного волокна. 5. Вбирач по будь-якому з пп. 1^4, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що нитка тканини утворена волокнами, з яких частина виконана з покриттям вбираючого електромагнітні хвилі компонента. 6. Вбирач по будь-якому з пп. 1-4, 6, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що співвідношення між волокнами з покрит тям і без нього становить 1:1. 7. Вб ирач по будь-якому з пп. 1-3, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що компонент, вбираючий електромагнітні хви лі, рівномірно розподілено в полімерному діелектричному матеріалі волокна. 8. Вб ирач по будь-якому з пп. 1-7, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що питома поверхня сажі становить 600-1200 м 2/п O оо ел О Винахід відноситься до радіотехніки і може бути використаний для вбирання електромагнітних хвиль, зокрема, при захисті біологічних об'єктів, в тому числі людини, при роботі з персональними комп'ютерами. Уже відомі вбирачі електромагнітних хвиль, в яких використовують тканину. Відо мий вбирач електромагнітних хвиль містить трикотажне полотно, яке вив'язано з діелектричних ниток. Однак з причини низької радіовбирної здатності трикотажного полотна воно входить до радіовбирача як складова частина для утворення порожнин, в яких розміщено власно радіовбирні компоненти електропровідні нитки та волокна [1]. 26835 Відомий також вбирач електромагнітних хвиль, виконаний у вигляді гнучкого писта, який утворено хаотично розташованими непровідними закрученими органічними волокнами. Волокна покриті суспен- 5 зісю дрібно подрібненого твердого провідного вуглецю в гумовому зв'язуючому клеї 12]. Основним недоліком такого вбирача є вузький діапазон вбирання електромагніт- 10 них хвиль (від 10 см до 1 мм) і велике значення коефіцієнту відбиття (до 5-6%). Це пояснюється хаотичним розташуванням волокон з покриттям, оскільки в цьому випадку вбирання як довгих хвиль, так 15 і особливо більш коротких, не супроводжується достатнім розсіянням енергії електромагнітної хвилі за рахунок інтерференції. Окрім того, такий вбирач дэс неоднакові показники вбирання хвиль, 20 які падають під к утом до його поверхні. Найбільш близьким до заявлюваного рішення по структурі та функціональним ознакам є розроблений американською фірмою Emerson and Cuming вбирач типу 25 Eccosorb AN-W, який виконано у вигляді тканини з ніопрену (торгова назва хлоропренових каучуків), покритої плівкою з нейлону [3J. Однак відомий радіовбирач має вузьку 30 смугу радіовбирних частот (при довжині хвилі від 66 см до 1,5 мм). Суттєвий не долік цього радіовбирача полягає також в необхідності збільшення товщини шару з тканини при збільшенні довжини падаючої 35 на нього хвилі. Так, при довжині електромагнітної хвилі 66 см товщина ві домого радіовбирного матеріалу повинна становити 114,3 мм, що суттєво обмежує його використання на практиці. - 40 . Ще один суттєвий недолік відомого вбирача електромагнітних хвиль полягає у відносно високому значенні величини відбитої потужності (1-1,5%). В основу винаходу поставлено задачу 45 у вбирачі електромагнітних хвиль шляхом створення організованої структури компонентів вбирача забезпечити розширення діапазону вбирання радіохвиль, зменшити коефіцієнт відбиття, особливо при падінні 50 радіохвиль під кутом 90° до поверхні вбирача. Зазначена задача вирішується тим, що у вбирачі електромагнітних хвиль, який виконано у вигляді тканини, волокна ниток 55 якої містять полімерний діелектричний матеріал, новим є те, що волокна додатково містять компонент, вбираючий електромагнітні хвилі, причому цей компонент вибрано з групи, яка містить сажу, порошки та волокна графіту, фериту, ме талу та/чи їх суміші. Склад матеріалу во локна при цьому становить, мас.%: Компонент, вбираючий радіомагнітні хвилі 1-70 Полімерний діелектрич ний матеріал Решта Новим у заявлюваному вбирачі електромагнітних хвиль є також те, що вбираючий електромагнітні хвилі компо нент рівномірно нанесено на поверхню волокна з полімерного діелектричного матеріалу, кількість таких волокон в нитці (варіант виконання) може доходити до 50% (по відношенню до всієї кількості волокон в нитці). Крім того, новим також є варіант виконання вбирача електромагнітних хвиль, згідно з яким вбираючий електромагнітні хвилі компонент рівномірно розподілено в діелектричному матеріалі волокна. Ще но вою ознакою є те, що питома поверхня сажі становить 600-1200 м 2/г. Спільними ознаками прототу та заявлюваного рішення є виконання вбирача у вигляді тканини та використання полімерного діелектричного матеріалу в волокнах ниток. Причинно-наслідковий зв'язозк між сукупністю ознак винаходу і технічним результатом полягає у створенні умов для одночасних процесів багаторазового внутрішнього відбивання, дифракції, інтерференції електромагнітних хвиль в організованій структурі матеріалу і за рахунок цього практично повного поглинання їх енергії, тобто самих електромагнітних хвиль . Енергія електромагнітних хвиль перетворюється в теплову, яка, завдяки високій теплопровідності елементарних волокон, контакту між ними, розсіюється по всьому матеріалу. Наведений в волокнах струм (за рахунок зміни потужності самої хвилі) легко нейтралізується всісга масою матеріалу і особливо полімерною складовою матеріала волокна. При сприйманні потужних електромагнітних хвиль вбирач електромагнітних хвиль може періодично (чи постійно) заземлятись. Організована структура вбирача електромагнітни х хви ль по лягає в регулярному (зокрема, за рахунок скручування) переплетенні елементарних волокон в складі нитки. Завдяки цьому одне й теж елементарне волокно почергово займає регулярне положення то на поверхні нитки (тканини), то в ЇЇ центрі, то в нижній її (по відношенню до поверхні тканини) частині. Як виявилось в результаті експериментальних досліджень, ця обставина дозволила "гасити" радіохвилі 26885 метрового діапазону з коефіцієнтом ЕІДОИвання менше 1%. Зовсім раптовим наслідком вищевказаної організованої структури вбирача виявилась його спроможність поглинати 5 електромагнітні хвилі різних типів, в тому числі плоскої однорідної (поглинанню якої присвячені всі відомі в літературі засоби і методи). Так, високу ефективність заявлюваний вбирач демонструє при вбиранні сфєрич- 10 них, циліндричних і так званих гібридних електромагнітних хвиль (коли вектори напруженості В і Н мають складові в напрямку поширення хвилі). На фіг. 1 показана графічна залеж- 15 ність коефіцієнту відбиття від кута падіння композиції 6 і вбирача згідно з прототипом; на фіг. 2 - залежність коефіцієнту відбиття від дисперсності частинок сажі. Вбирач електромагнітних хвиль виго- 20 товляють таким чином. Готове волокно з діелектричного матеріалу (наприклад, з поліаміду) пропускають через суспензію, яка утворена клеючою речовиною (якою може бути і незаполімеризований матеріал во- 25 локна) і вбираючим електромагнітні хвилі компонентом. Після виходу з резервуара з суспензією волокно сушать при температурі 60~80°С протягом 1-3 год (в залежності від вмісту вбираючого ЗО електромагнітні хвилі компоненту) * намотують на котушку. При використанні вбираючого компоненту у вигляді металевого порошку (наприклад, карбонільного заліза) з високою питомою вагою 35 рівномірність розподілу порошку в суспенз і ї підтримується високошвидкісним міксером. В іншому варіанті виготовлення волокна з наповнювачем у ВИГЛЯДІ зазначених 40 компонентів, вбираючих електромагнітні хвилі, вони додаються в розплав полімерного матеріалу. З цього матеріалу, підтримуючи рівномірність розподілу частинок (чи волокон) вбираючого 45 електромагнітні хвилі компоненту, відомим способом витягують готове волокно. Після одержання волокна проводиться процес виготовлення тканини. В залежності від конкретного призначення вбирача електромагнітних хвиль при виготовленні тканини можуть бути використані різні види переплетень - полотняне, саржове, сатинове і т.і. Для визначення параметрів вбирача електромагнітних хвиль була використана стандартна методика і обладнання, яке включало: генератор сигналів ГА-37А, № 18820; передавальна антена АД з комплекту приймача ПРКР-1; генератор сигналів ГА-151, № 217255; вимірник напруженості поля і радіоперешкод FSM-85, № 23317 з комплектом антен. Вимірювання проводилось в однакових для всіх варіантів вбирача умовах. Товщина тканини становила 1 мм. Змінювалась частота випромінювання, його потужність та кут падінняелектромагнітної хвилі. Результати вимірювань (для прямого кута падіння) наведені в табл. 1 і 2. В табл. З наведені експериментальні дані по залежності коефіцієнту відбиття від розміру частинок фериту, а на фіг. 2 - залежність коефіцієнту відбиття від дисперсності частинок сажі в композиції 6. Зменшення розмірЕв частинок вбираючого електромагнітні хвилі компонента (сажі і фериту) призводить до зниження коефіцієнту відбиття, що пояснюється інтенсифікацією процесів дифракції і поглинання хвиль в високодисперсному середовищі. Дані на фіг. 1 демонструють очікувану залежність коефіцієнта відбиття хвилі від 11 кута падіння. Але для заявлюйаного вбирача ця залежність характеризується значно меншим значенням коефіцієнта відбиття. Так им чином, комплекс наведених результатів досліджень свідчить про більш високі експлуатаційні якості здавлюваного матеріалу в порівнянні з. відомими. Таблиця 1 Залежність коефіцієн ту відби ття вбирача електромагнітних хвиль, який заявляється, від складу матаріала «опокиа, кількості волокон в нитках та часто ти падаючої хвилі Номер композиції 1 Співв ідношення компонентів . % мас Матер ел Вопокна. % 3і по*в*пя Сажа 3 в 20 зо Кое фі цієн т в щбкття. я», при частоті. МГц 40 50 60 70 100 5 -"-" 9 волокна графіту, d -= 10 мкм. І =» 1-10 мы 100 10 -• 11 -• 12 _-_ _-_ 2 + + + + 13 Порошок графіт/ (у = 400 u /r) 100 14 -• -" 15 -" - 16 -" _-_ 17 -- .50 18 -" -" 19 _-_ -' 20 - -" 21 Лороцкж фериту 50 50 , (MnO + ZnO + NiO * РегОз) 100 22 -'-" 25 + 50 26 Пропонований (при в ідношеннях компонентів, які в иходять за межі, що заявляються) 0,8 0.8 0.8 0,8 0,7 0,8 0,8 0,5 0.8 0,8 0,8 0.8 0.7 0,7 0,6 0,8 1,0 0,9 0.9 0.7 0.9 0.7 5 0.8 0,5 1,5 1,4 1.2 1.3 1.2 1.1 1.2 1.2 1.3 0,9 0,9 1.1 0.5 0.4 0,6 0,5 0.4 0,3 0.3 5 0,4 0.4 0.8 0,9 0.8 0.8 0.9 0,8 о.а 0,5 0,8 0,4 0.2 0.4 0.4 0,5 0.5 0,8 0,8 0.9 1.0 0,7 0.7 0,8 1.0 0.9 0,7 1.0 1.4 1.3 1.4 1.3 1.4 1.4 0,7 0,7 0,7 0.5 0.7 0,8 1.0 0,5 0,9 1.0 0,9 1.2 1,1 1.0 0.9 0.9 0.8 0,9 0.9 0,9 0.7 0.8 0,8 Р.б 0.7 0.7 0,8 0.8 0.8 0,8 1,0 0,9 0,9 0,8 0.9 0,9 0,9 0.8 2.0 2.Э 1,8 1.7 0,$ 0.8 0,7 1,5 1,4 т.З 1.2 0,8 0.8 0.5 1,0 1.0 0.9 1,2 0,9 0.8 1,5 2.1 + 0,9 0.8 2.0 + 0,9 0,7 2.0 + 0,7 0,6 2,5 + + 50 0,7 0,7 + -- 0,8 t.5 0.7 + + 50 0.9 гооо 0,8 + - ,-_ + -" 24 + + -" 23 0.7 0,7 0,8 - 0.8 0.7 0,8 _•_ + - 0.7 5 0.9 - + 0.8 0,8 - 6 + -" 5 0 00 0,5 -" 500 _-_ 4 4000 0.6 Э О00 1.1 0,9 1.7 1.0 0.8 _ 100 1.0 1500 0.8 1000 1.0 покриттям ВІДОМИЙ 2 і 1.0 1,0 0.9 0.9 0.8 0,7 0.8 0,9 0,9 0,9 0,8 0.7 0.7 0,7 0,7 1.9 2,2 2,5 3,0 1,4 2,0 ги О) со 00 сл Таблицр 2 Залежніс ть коефіцієнту відбиття вбира ча еле ктрома гнітних х виль, який заявляє ться, від склад у ма те ріалу вол окна, кількос ті волокон в нитках та час тоти падаючої х вил і Номер ко мп о зи ці ї Ма теріа л Спів в іДмои.'Єнн я ко мпо не нтів , % мас Во ло кн а, % 3 напов нен няк 27 Сажа 28 too 1 8 20 ЗО 40 Кое фі ціє нт в і дби ття. R %. пр и ч асто ті, МГ ц 50 60 70 „100 50 50 1000 1500 2000 3000 1.0 0,95 0,9 0,9 1,5 1.4 2,0 2.1 М 0,9 0,8 0,8 400 0 500 0 0,8 09 0,8 1,8 1,8 1,5 1,7 0,8 0,8 0,9 0,9 0,9 1,0 0.9 1.0 0,8 0,3 0,9 1,1 1.1 1,3 14 1,2 1,0 0.9 0.8 0,8 0,7 0,5 о.:- ) | 0.4 Q£ 0.6 0.9 0,9 0,8 0,6 0,6 0,3 04 0,6 0,7 0,5 1,2 0,/ і + 500 1.1 Без напов нення 0,9 1.0 0,6 0,7 29 - 100 ЗО -" 50 50 31 -" 50 50 32 - (00 33 Волокна графіту 100 34 -" 100 35 -" 50 50 36 Порошок графіту 50 50 37 -" 100 + 0,8 0.9 38 Порошок фериту 100 + 2,0 39 -" 50 50 40 Порошок карбонільного заліза 100 41 -" 50 50 42 -" -" 43 Суміш: 50% сажа + 50% порошок фериту 100 44 45 _-„ Суміш: 50% сажа + 50% волокна гра фі ту + + *. + -є 03 0,3 І 1,1 j 0.9 j 0,7 0,7 0,6 0,5 о.ь 1,3 0,5 0,6 0,7 0,8 '.0 0,7 0,8 0.8 0,8 0,7 0,6 0,6 0,7 0.8 1,0 1,0 1,0 0,9 0,8 0,7 0.6 2,2 1,5 1,3 0,9 0,9 1,0 1,1 0,8 2,2 1,4 1.3 1,5 V0 0,9 0,9 0,9 1,6 1,8 1,0 0,8 0,9 0,9 0,9 0.8 1,8 1.7 1,8 1,95 М 0.9 0,9 1,8 + 1,0 0,4 0,3 0.2 0,4 0.4 0,5 0.6 + 1,1 0,6 0,7 0,8 0,5 0,5 0,5 0,5 0,4 0,3 • 0,4 0,2 0,3 + f + + + + 50 50 100 + 0,8 0.6 0,7 О 26885 12 Таблиця З Вплив розміру частинок фериту в композиції 23 на коефіцієнт відбиття (в %) Середній р озм ір ча с тинок ( гран ул) фери ту, м км Діапазон частот 1000 500 300 100 50 15 500 МГц— 1,3 ГГц 0,7 0,9 1,0 1,0 1,3 1,4 1 - 4 ГГц 0,9 1.0 0,8 0,8 0,7 0,6 5-12 ГГц 1,2 1,5 1,4 1,0 0,7 0,4 *% Упорядник S0O Фі г. 2 Техред М. Келемеш Замовлення 537 ,ґ Коректор М. Куль Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл„ 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101