01-11-2018 22:50

Радиопоглощающий материал: описание, характеристики, применение

Современный уровень развития радиотехнических устройств и их повсеместное использование остро ставят на повестку дня вопросы электромагнитной защиты и безопасности. До недавнего времени данный пласт проблем оставался в тени, поскольку технологический уровень не позволял их детально рассматривать. Но сегодня существует целое направление по разработке радиопоглощающих материалов (РПМ), которые имеют самые разные назначения.

Сферы применения РПМ

Применение радиопоглощающего материала

Факельные системы: устройство, описание, функции, фотоВам будет интересно:Факельные системы: устройство, описание, функции, фото

Потребность в использовании данного рода материалов возникает в военно-оборонном комплексе, в гражданской промышленности, в решении типовых задач при разработке радиоэлектронных устройств и т. д. Но защитные системы и средства безопасности все же являются наиболее актуальными с точки зрения запроса на РПМ. Причем это не обязательно военно-технический комплекс. Современные радиопоглощающие материалы успешно осваиваются в нише компьютерных систем, обрабатывающих информацию с подключением средств защиты от несанкционированного доступа. Объекты биологического происхождения таким образом защищаются от электромагнитного воздействия, а снижение радиолокационной уязвимости и вовсе является необходимостью для широкого спектра единиц гражданского и военного назначения. Другое дело, что характер использования и свойства конкретных РПМ в каждом случае могут заметно отличаться.

Что представляет собой РПМ?

Цепь поставок: организация, структура, функции и особенностиВам будет интересно:Цепь поставок: организация, структура, функции и особенности

Радиопоглощающий материал и его конструкция

Данный класс материалов можно определить через способность состава и структуры изделия обеспечивать поглощение электромагнитной энергии в том или ином частотном диапазоне. Новые поколения РПМ в большей степени поддаются модификации в части их способности преобразовывать поглощаемые волны в определенные виды энергии. В данном процессе помимо поглощения наблюдаются и такие явления, как интерференция, рассеяние и дифракция. Что касается производства радиопоглощающих материалов, то в их основу закладываются частицы ферромагнетика. Они используются в качестве широкодиапазонных поглощающих материалов, формируя на поверхности целевого изделия изоляционный слой по отношению к электромагнитным волнам. При этом обязательным условием для структурной основы изолятора должно быть присутствие немагнитного диэлектрика. На этой базе разрабатываются различные модификации РПМ. Например, дополнительно в структуру ферромагнетиков могут включаться элементы сажи или графита, которые выступают в качестве поглотителей. В производстве узкодиапазонных РПМ также акцент делается на применении каучука или пластмасс.

Разница между радиопоглощающими материалами и покрытиями

Установка замедленного коксования: проект, принцип работы, расчет мощности и сырьеВам будет интересно:Установка замедленного коксования: проект, принцип работы, расчет мощности и сырье

Радиопоглощающее покрытие

Строгого разграничения, с точки зрения эксплуатационных качеств, между материалами и покрытиями данного назначения нет, но сама механика изготовления и дальнейшего обращения заставляет разграничивать эти средства изоляции. В частности, если материалы могут входить в конструкционную и даже элементную базу целевого изделия, то покрытия выступают лишь вспомогательным слоем на поверхности, не выполняя никаких задач другого свойства. Отчасти имеют место и различия в поглощающих способностях, но и этот фактор скорее носит условный характер. В зависимости от структуры радиопоглощающий материал может демонстрировать определенные успехи в качестве устройства-поглотителя микроволн, но в любом случае данная способность будет характерна лишь для ограниченного диапазона. К примеру, на сегодняшний день остаются спектры излучения радиолокационных станций, которые в принципе не доступны для «обработки» РПМ.

Технико-эксплуатационные характеристики РПМ

Радиопоглощающий материал

Материалы довольно разнообразны по своему устройству и структуре, и все же существуют усредненные рабочие показатели для наиболее устоявшихся групп РПМ. К базовым характеристикам, отражающим эти значения, можно отнести:

  • Длину рабочих волн – от 0,3 до 25 см.
  • Спектр рабочих частот – от 300 до 37 500 МГц.
  • Магнитную проницаемость – от 1,26 до 10-6 Гн/м.
  • Диапазон рабочих температур – от -40 до 60 °С.
  • Массу – порядка 200-300 г на 1 м кв.

Следует учитывать, что далеко не каждый материал может сохранять вышеназванные эксплуатационные характеристики в жестких внешних условиях применения. В этом смысле можно выделить радиопоглощающий материал «Терновник» коврового типа, который широко используется российскими предприятиями в разных отраслях. Для него практически не существует ограничений по эксплуатации в суровых климатических условиях. Кроме того, данный материал отличается стойкостью к механическому истиранию и сохраняет возможность изоляции объектов независимо от их формы и площади.

Разновидности РПМ

Радиопоглощающий материал из полиуретана

Хотя четкого разграничения и в сегменте РПМ на данный момент не существует, условно можно выделить следующие категории данного материала:

  • Резонансные. Также называются частотно-настроенными – способны обеспечивать полную или частичную нейтрализацию поглощаемой волны. Эффективность напрямую определяется толщиной защитного изделия.
  • Нерезонансные магнитные. Имеют в своей структуре феррит, частицы которого распределяются в эпоксидной прослойке. Магнитный радиопоглощающий материал способен рассеивать излученную энергию по большой поверхности, что позволяет достигать нейтрализации в широком частотном диапазоне.
  • Нерезонансные объемные. Как правило, представляют собой толстые слои изоляторов, поглощающих основную часть подводимого излучения до его отражения от задней металлической пластины.

Особенности РПМ на ферромагнитных порошках

Разновидность покрытия с радиопоглощающей способностью, которое содержит в себе дисперсные микросферы с частицами феррита или карбонильного железа. В процессе поглощения высокочастотного излучения в порошке происходят молекулярные колебания, провоцирующие выделение тепла. Та самая производная энергия, которая рассеивается или передается смежной аккумулирующей конструкции. Схожий принцип действия отмечается в листах неопренового каучука. Этот материал работает на принципе магнитных потерь, но содержит в своей структуре более основательный наполнитель из феррита и графита.

Пенные РПМ

Радиопоглощающий материал на основе полиуретана

Особая группа РПМ, которые используются для долговременной маскировки важных объектов. В основе материалов этого типа заложен пенополиуретан. Его применение оправдывается тем, что конечное изделие получает небольшие размеры и скромную массу при достаточно широком диапазоне поглощающей активности до дециметрового спектра. Хотя исходное сырье в данном случае обходится дороже, радиопоглощающие материалы и маскирующие пенные покрытия на полиуретановой основе отличаются существенными эксплуатационными преимуществами:

  • Высокие прочностные характеристики по сравнению с аналогичными водно-полимерными материалами.
  • Поддержание маскирующих качеств неограниченное время.
  • Менее жесткие требования к хранению компонентов.
  • Пенные маскирующие покрытия в принципе отличаются высокой адгезией, что расширяет возможности их применения к самым разным поверхностям.

Отечественные разработки РПМ

Российские специалисты работают в нескольких направлениях создания РПМ, но к наиболее перспективным областям стоит отнести материалы на основе наноструктур. Эту концепцию, в частности, осваивает НИИ «Феррит-Домен», разработавший целую линейку тонких радиопоглощающих пленок из гидрогенизированного углерода с наноэлементами. К преимуществам радиопоглощающих материалов российского производства на основе наноструктурированных частиц можно отнести повышенную поглощающую способность, действующую в сверхшироком частотном спектре 7–300 ГГц. Также наряду с термостойкостью и механической прочностью разработчики отмечают экологическую чистоту и безотходность технологии изготовления подобных материалов.

Заключение

Испытание радиопоглощающего материала

Несмотря на расширение общего сегмента РПМ, пока еще рано говорить об устоявшихся и стандартизированных нормах разработки данного класса материалов. Во многом это связано с секретностью, в условиях которой приходится работать исследователям в этой области, но также остаются и проблемы, связанные с технологической сложностью разработки. Получение новых перспективных радиопоглощающих материалов сегодня невозможно без применения инновационного исходного сырья. Технологи также активно работают над более точными и эффективными методами оценок поглощающей способности, что расширяет возможности для выявления новых РПМ. И на этом фоне логично утрачивают актуальность уже ставшие традиционными радиопоглощающие средства на основе тех же ферритов.



Источник