RU2750215C1 - Broadband electromagnetic absorbent coating - Google Patents
Broadband electromagnetic absorbent coating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2750215C1 RU2750215C1 RU2019145200A RU2019145200A RU2750215C1 RU 2750215 C1 RU2750215 C1 RU 2750215C1 RU 2019145200 A RU2019145200 A RU 2019145200A RU 2019145200 A RU2019145200 A RU 2019145200A RU 2750215 C1 RU2750215 C1 RU 2750215C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- absorbing
- electromagnetic radiation
- radio
- nanoparticles
- layer
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 title abstract description 8
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 title abstract description 8
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 12
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910000570 Cupronickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N copper nickel Chemical compound [Ni].[Cu] YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 abstract description 25
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 6
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 4
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 3
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 3
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002902 ferrimagnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/32—Radiation-absorbing paints
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электромагнитным поглощающим покрытиям, предназначенным для поглощения электромагнитного излучения в объектах наземной, авиационной, космической и морской техники для снижения их радиолокационной заметности, а также для поглощения электромагнитного излучения в экранирующих устройствах, в поглощающих облицовках и корпусах, в безэховых измерительных камерах и в средствах защиты населения от неионизирующих излучений.The invention relates to electromagnetic absorbing coatings designed to absorb electromagnetic radiation in objects of ground, aviation, space and marine technology to reduce their radar signature, as well as to absorb electromagnetic radiation in shielding devices, in absorbing linings and housings, in anechoic measuring chambers and in means of protecting the population from non-ionizing radiation.
Известные электромагнитные поглощающие покрытия основаны на способности поглощения падающего излучения мелкодисперсными составляющими: кластерами ферромагнитных частиц, ферритов и гидрогенизированного углерода.Known electromagnetic absorbing coatings are based on the ability to absorb incident radiation by finely dispersed components: clusters of ferromagnetic particles, ferrites and hydrogenated carbon.
Известны радиопоглощающее покрытие и способ его получения, представленные в патенте RU №2228565, С1, кл. H01Q 17/00, 10.05.2004, в котором радиопоглощающее покрытие включает основу из по меньшей мере одного слоя переплетенных арамидных высокомодульных нитей с нанесенной на нити вакуумным напылением пленкой из гидрогенизированного углерода с вкрапленными в него ферромагнитными кластерами.Known radar absorbing coating and a method for its production, presented in patent RU No. 2228565, C1, class. H01Q 17/00, 05/10/2004, in which the radio-absorbing coating includes a base of at least one layer of interwoven high-modulus aramid yarns with a vacuum-sprayed film of hydrogenated carbon embedded in it with ferromagnetic clusters.
Известно электромагнитное поглощающее покрытие, описанное в патенте RU №2363714, С2, кл. C09D 5/32, В82В 1/00, 10.08.2009, содержащее два и более слоев арамидной высокомодульной ткани типа кевлар с нанесенной на нее поглощающей пленкой, отличающееся тем, что на арамидную ткань с двух сторон нанесена пленка, причем на один слой ткани пленка из напыленного феррита с вкрапленными в него наноразмерными кластерами металлов Ni и Со, а на другой слой ткани пленка из напыленного гидрогенизированного углерода с вкрапленными в него наноразмерными кластерами металлов Ni и Со.Known electromagnetic absorbing coating, described in patent RU No. 2363714, C2, class. C09D 5/32, В82В 1/00, 08/10/2009, containing two or more layers of aramid high-modulus Kevlar-type fabric with an absorbing film applied to it, characterized in that a film is applied to the aramid fabric on both sides, and a film is applied to one layer of fabric from deposited ferrite with nano-sized clusters of metals Ni and Co embedded in it, and on another layer of tissue a film of sprayed hydrogenated carbon with nano-sized clusters of metals Ni and Co embedded in it.
Известно радиопоглощающее покрытие, представленное в патенте RU №2370866, С1, кл. H01Q 17/00, 20.10.2009, включающее основу из по меньшей мере двух слоев переплетенных рядов нитей, скрепленных радиопрозрачным материалом, с нанесенной на каждый слой вакуумным распылением пленкой из гидрогенизированного углерода с вкрапленными в него частицами ферромагнитного материала, при этом направление переплетенных рядов нитей одного слоя тканого материала составляет с направлением переплетенных рядов нитей смежного слоя угол 60-120°, а содержание частиц ферромагнитного материала составляет от 5 мас. % в пленке, нанесенной на наружный слой переплетенных рядов нитей, до 85 мас. % в пленке, нанесенной на слой переплетенных рядов нитей, прилегающий к защищаемой поверхности.Known radar absorbing coating, presented in patent RU No. 2370866, C1, class. H01Q 17/00, 20.10.2009, comprising a warp of at least two layers of intertwined rows of threads, fastened with a radio-transparent material, with a hydrogenated carbon film applied to each layer by vacuum sputtering with particles of ferromagnetic material embedded in it, while the direction of the interlaced rows of threads one layer of woven material makes an angle of 60-120 ° with the direction of the interwoven rows of threads of the adjacent layer, and the content of particles of ferromagnetic material is from 5 wt. % in a film applied to the outer layer of intertwined rows of threads, up to 85 wt. % in a film applied to a layer of interwoven rows of threads adjacent to the protected surface.
Известно защитное покрытие, изложенное в патенте RU 2427601, С1, кл. C09D 127/12, H01Q 17/00, C09D 5/32, C08K 3/10, В32В 5/28, 5/24, 5/02, H05K 9/00, 27.08.2011, включающее основу из двух и более слоев переплетенных рядов нитей, скрепленных радиопрозрачным материалом, с нанесенной на каждый слой вакуумным распылением пленкой из гидрогенизированного углерода с вкрапленными в него частицами ферромагнитного материала, причем направление переплетенных рядов нитей одного слоя составляет с направлением переплетенных рядов нитей смежного слоя угол 60-120°, а содержание частиц ферромагнитного материала составляет от 5 мас. % в пленке, нанесенной на наружный слой переплетенных рядов нитей, до 85 мас. % в пленке, нанесенной на слой переплетенных рядов нитей, прилегающий к защищаемой поверхности, при этом на поверхность пленки, нанесенной на наружный слой переплетенных рядов нитей, нанесено лакокрасочное покрытие сложного содержания ингредиентов.Known protective coating, set forth in the patent RU 2427601, C1, class. C09D 127/12, H01Q 17/00, C09D 5/32,
Известно защитное покрытие, изложенное в патенте RU 2470967, С2, кл. C09D 5/32, H01Q 17/00, В32В 5/08, 7/12, В82В 3/00, 27.12.2012, включающее по меньшей мере два слоя полимерных нановолокон, скрепленных радиопрозрачным материалом, с нанесенной на каждый слой вакуумным распылением пленкой из гидрогенизированного углерода с вкрапленными в него частицами ферромагнитного или ферримагнитного материала, содержание частиц которого составляет от 0,5-10 мас. % в пленке, нанесенной на внешний слой полимерных нановолокон, до 80-100 мас. % в пленке, нанесенной на слой полимерных нановолокон, прилегающий к защищаемой поверхности, при этом направление полимерных нановолокон одного слоя составляет с направлением полимерных нановолокон смежного слоя угол ϕ, равный 180°/N, где N - число слоев полимерных нановолокон.Known protective coating, set forth in the patent RU 2470967, C2, class. C09D 5/32, H01Q 17/00, В32В 5/08, 7/12, В82В 3/00, 12/27/2012, including at least two layers of polymer nanofibers bonded with a radio-transparent material, with a vacuum-sprayed film of hydrogenated carbon impregnated with particles of ferromagnetic or ferrimagnetic material, the content of particles of which ranges from 0.5-10 wt. % in a film applied to the outer layer of polymer nanofibers, up to 80-100 wt. % in a film deposited on a layer of polymer nanofibers adjacent to the surface to be protected, while the direction of polymer nanofibers of one layer with the direction of polymer nanofibers of an adjacent layer makes an angle ϕ equal to 180 ° / N, where N is the number of layers of polymer nanofibers.
В качестве прототипа для заявляемого изобретения выбран аналог «Электромагнитное поглощающее покрытие», описанное в патенте RU №2363714, С2, кл. C09D 5/32, В82В 1/00, 10.08.2009.As a prototype for the claimed invention, the analogue "Electromagnetic absorbing coating", described in patent RU No. 2363714, C2, class. C09D 5/32, В82В 1/00, 08/10/2009.
Общим недостатком всех перечисленных аналогов, включая прототип, является узкая полоса частот поглощения: у всех этих покрытий рабочий диапазон лежит в области между 2 ГГц и 80 ГГц и не удовлетворяет современным требованиям защиты объектов от инновационных радио-фотонных радаров, чье излучение лежит в полосе от десятков МГц до сотен ГГц.A common disadvantage of all of these analogs, including the prototype, is a narrow absorption frequency band: for all these coatings, the operating range lies between 2 GHz and 80 GHz and does not meet modern requirements for protecting objects from innovative radio-photon radars, whose radiation lies in the band from tens of MHz to hundreds of GHz.
Задачей заявляемого изобретения является расширение полосы частот поглощения покрытия, а именно, повышение максимальной частоты поглощения до ≈700 ГГц и снижение минимальной частоты поглощения до ≈10 МГц.The objective of the claimed invention is to expand the absorption frequency band of the coating, namely, to increase the maximum absorption frequency to about 700 GHz and to reduce the minimum absorption frequency to about 10 MHz.
Поставленная задача решается за счет того, что в поглощающей пленке применяют наночастицы медно-никелевого сплава состава 25-50 мас. % Cu, остальное Ni. При этом повышение максимальной частоты полосы поглощения до ≈700 ГГц обеспечивается выбором размера наночастиц равным или меньше толщины скин-слоя на максимальной поглощаемой частоте (≈400 нм на частоте 700 ГГц), что обеспечивает широкую полосу частот поглощения электромагнитного излучения потому, что излучение всех частот, равных и меньших максимальной, проникает в объем наночастицы и поглощается в ней, взаимодействуя со всеми фермиевскими электронами наночастицы. Это следствие того, что толщина скин-слоя на частотах, меньших максимальной, больше толщины скин-слоя на максимальной частоте. А снижение минимальной частоты полосы поглощения до ≈10 МГц обеспечивается благодаря реализации в наночастицах схемы поглощения фотона электромагнитного излучения с участием доминирующего продольного фонона, то есть фонона из области полной ширины на половине максимума (ПШПМ) распределения продольных фононов по частоте. В этой схеме фермиевский электрон возбуждается, поглощая одновременно фотон излучения и доминирующий продольный фонон, а релаксирует, возбуждая вторичный продольный фонон из области ПШПМ. Благодаря тому, что в схеме поглощения участвуют доминирующие фононы, интенсивность поглощения электромагнитного излучения повышена. При этом участие доминирующих фононов обеспечено благодаря тому, что длина волны продольных фононов из области ПШПМ (~0,5 нм) намного меньше размера наночастицы (≤400 нм).The problem is solved due to the fact that nanoparticles of a copper-nickel alloy with a composition of 25-50 wt. % Cu, the rest is Ni. In this case, an increase in the maximum frequency of the absorption band to ≈700 GHz is ensured by choosing the size of nanoparticles equal to or less than the thickness of the skin layer at the maximum absorbed frequency (≈400 nm at a frequency of 700 GHz), which provides a wide absorption frequency band of electromagnetic radiation because the radiation of all frequencies , equal or less than the maximum, penetrates into the nanoparticle volume and is absorbed in it, interacting with all Fermi electrons of the nanoparticle. This is a consequence of the fact that the thickness of the skin layer at frequencies lower than the maximum is greater than the thickness of the skin layer at the maximum frequency. A decrease in the minimum frequency of the absorption band to ≈10 MHz is provided due to the implementation in nanoparticles of a scheme for absorbing a photon of electromagnetic radiation with the participation of a dominant longitudinal phonon, that is, a phonon from the full width at half maximum (FWHM) of the frequency distribution of longitudinal phonons. In this scheme, a Fermi electron is excited, simultaneously absorbing a radiation photon and a dominant longitudinal phonon, and relaxes, exciting a secondary longitudinal phonon from the FWHM region. Due to the fact that dominant phonons participate in the absorption scheme, the intensity of absorption of electromagnetic radiation is increased. In this case, the participation of dominant phonons is ensured due to the fact that the wavelength of longitudinal phonons from the FWHM region (~ 0.5 nm) is much smaller than the nanoparticle size (≤400 nm).
В наночастице сплава состава 25-50 мас. % Cu, остальное Ni, в распределении продольных фононов по частотам, количественно доминируют фононы с частотами в полосе ≈3,5÷7 ТГц и пиком распределения при ≈5,2 ТГц (энергия пика ≈21,7 мэВ).In an alloy nanoparticle with a composition of 25-50 wt. % Cu, the rest Ni, phonons with frequencies in the band of ≈3.5 ÷ 7 THz and the distribution peak at ≈5.2 THz (peak energy of ≈21.7 meV) quantitatively dominate in the frequency distribution of longitudinal phonons.
Выбор диаметра наночастиц равным или меньше толщины скин-слоя сплава состава 25-50 мас. % Cu, остальное Ni, на максимальной поглощаемой частоте электромагнитного излучения (700 ГГц) также:The choice of the diameter of nanoparticles equal to or less than the thickness of the skin layer of the alloy composition 25-50 wt. % Cu, the rest Ni, at the maximum absorbed frequency of electromagnetic radiation (700 GHz) also:
а) обеспечивает непрерывность полосы (≈10 МГц ÷ 700 ГГц) поглощаемых частот излучения - благодаря тому, что у наночастицы диаметром ≤400 нм вследствие соотношений неопределенностей Гейзенберга неопределенность в энергии электронных уровней (~1 мэВ) намного превышает величину зазора между энергетическими уровнями как электронов (≈10-6 мэВ), так и продольных фононов в области ПШПМ (≈10-3 мэВ). Благодаря этой неопределенности в энергии возбужденного электрона, он не будет «замечать» дискретность уровней продольных фононов в области ПШПМ, и релаксация возбужденного электрона всегда будет обеспечена;a) ensures the continuity of the band (≈10 MHz ÷ 700 GHz) of the absorbed radiation frequencies - due to the fact that for a nanoparticle with a diameter of ≤400 nm, due to the Heisenberg uncertainty relations, the uncertainty in the energy of electronic levels (~ 1 meV) is much larger than the gap between the energy levels as electrons (≈10 -6 meV) and longitudinal phonons in the FWHM region (≈10 -3 meV). Due to this uncertainty in the energy of the excited electron, it will not "notice" the discreteness of the levels of longitudinal phonons in the FWHM region, and the relaxation of the excited electron will always be ensured;
б) определяет положения полос энергий поглощаемого электромагнитного излучения (4,1⋅10-5 ÷ 2,9 мэВ, соответствующие частоты: ≈10 МГц ÷ 700 ГГц) ниже и выше уровня Ферми сплава состава 25-50 мас. % Cu, остальное Ni, - в пределах области теплового размытия распределения плотности состояний электронов в окрестности уровня Ферми (ширина этой области: ≈kT≈25 мэВ, где k - постоянная Больцмана, а Т - температура наночастицы, здесь принято Т=300 K). Ниже уровня Ферми с энергией EF, в полосе энергий [EF - (4,1⋅10-5 ÷ 2,9 мэВ)], лежат уровни электронов, возбуждаемых при одновременном поглощении фотона и доминирующего продольного фонона, если проекция импульса фонона на направление распространения электромагнитного излучения сонаправленна с импульсом фотона. В случае, если проекция импульса фонона на направление распространения электромагнитного излучения противоположно направленна с импульсом фотона, то уровни электронов, возбуждаемых при одновременном поглощении фотона и доминирующего продольного фонона, лежат выше уровня Ферми, в полосе энергий [EF+(4,1⋅10-5 ÷ 2,9 мэВ)].b) determines the positions of the energy bands of the absorbed electromagnetic radiation (4.1⋅10 -5 ÷ 2.9 meV, corresponding frequencies: ≈10 MHz ÷ 700 GHz) below and above the Fermi level of the alloy with a composition of 25-50 wt. % Cu, the rest Ni, - within the region of thermal smearing of the distribution of the density of states of electrons in the vicinity of the Fermi level (the width of this region: ≈kT≈25 meV, where k is the Boltzmann constant, and T is the nanoparticle temperature, here T = 300 K) ... Below the Fermi level with energy E F , in the energy band [E F - (4.1⋅10 -5 ÷ 2.9 meV)], there are the levels of electrons excited by the simultaneous absorption of a photon and a dominant longitudinal phonon if the projection of the phonon momentum on the direction of propagation of electromagnetic radiation is co-directional with the momentum of the photon. If the projection of the phonon momentum on the direction of propagation of electromagnetic radiation is oppositely directed to the momentum of the photon, then the levels of electrons excited by the simultaneous absorption of a photon and a dominant longitudinal phonon lie above the Fermi level in the energy band [E F + (4.1⋅10 -5 ÷ 2.9 meV)].
Выбор для наночастиц медно-никелевого сплава состава 25-50 мас. % Cu, остальное Ni, обеспечивает сочетание достаточно высокой плотности электронных состояний вблизи уровня Ферми (что повышает число актов поглощения фотонов электромагнитного излучения в единицу времени) с достаточно высокой интенсивностью рассеяния возбужденных электронов (что повышает интенсивность пребразования поглощенного излучения в теплоту); результатом является эффективное снижение отражательной способности покрытия в широком диапазоне частот.The choice for nanoparticles of a copper-nickel alloy with a composition of 25-50 wt. % Cu, the rest Ni, provides a combination of a sufficiently high density of electronic states near the Fermi level (which increases the number of events of absorption of photons of electromagnetic radiation per unit time) with a sufficiently high intensity of scattering of excited electrons (which increases the intensity of conversion of absorbed radiation into heat); the result is an effective reduction in the reflectivity of the coating over a wide frequency range.
За минимальное содержание наночастиц в поглощающей пленке, выполненной из радиопрозрачного материала, принята величина в 30 об. %. Меньшее содержание наночастиц может ухудшить поглощательные качества широкополосного электромагнитного поглощающего покрытия. За максимальное содержание наночастиц в поглощающей пленке принята величина в 60 об. %. Содержание наночастиц, превышающее 60 об. %, может ухудшить прочностные качества поглощающей пленки. (Теоретически возможное максимальное содержание наночастиц в поглощающей пленке равно 74 об. %, оно относится к предельному случаю гексагональной плотнейшей упаковки наночастиц).For the minimum content of nanoparticles in an absorbing film made of a radio-transparent material, a value of 30 vol. %. A lower content of nanoparticles can degrade the absorption properties of the broadband electromagnetic absorbing coating. For the maximum content of nanoparticles in the absorbing film, a value of 60 vol. %. The content of nanoparticles exceeding 60 vol. %, can deteriorate the strength properties of the absorbent film. (The theoretically possible maximum content of nanoparticles in an absorbing film is 74 vol.%; It refers to the limiting case of the hexagonal closest packing of nanoparticles).
Широкополосное электромагнитное поглощающее покрытие иллюстрируется чертежами (фиг. 1 - фиг. 3), где на фиг. 1 изображен общий вид покрытия в разрезе при одностороннем нанесении поглощающей пленки на основание, на фиг. 2 - то же, при нанесении поглощающей пленки на обе стороны основания, на фиг. 3 - то же, при использовании нескольких слоев поглощающей пленки. В Таблице 1 приведены примеры реализации широкополосного электромагнитного поглощающего покрытия.The broadband electromagnetic absorbing coating is illustrated in the drawings (Fig. 1 - Fig. 3), where Fig. 1 shows a General view of the coating in section with one-sided application of an absorbent film to the base, FIG. 2 - the same, when the absorbent film is applied to both sides of the base, FIG. 3 - the same, when using several layers of absorbent film. Table 1 shows examples of the implementation of a broadband electromagnetic absorbing coating.
При одностороннем нанесении поглощающей пленки (фиг. 1), широкополосное электромагнитное поглощающее покрытие состоит из основания 1 в виде радиопрозрачной ткани, на которую нанесена поглощающая пленка 2 из радиопрозрачного материала, содержащего наночастицы 3 из сплава состава 25-50 мас. % Cu, остальное Ni.When one-sided application of an absorbing film (Fig. 1), a broadband electromagnetic absorbing coating consists of a
При двухстороннем нанесении поглощающей пленки (фиг. 2) широкополосное электромагнитное поглощающее покрытие состоит из радиопрозрачного тканевого основания 1, на которое с двух сторон нанесена поглощающая пленка 2 из радиопрозрачного материала, содержащего наночастицы 3 из сплава состава 25-50 мас. % Cu, остальное Ni.With double-sided application of an absorbing film (Fig. 2), a broadband electromagnetic absorbing coating consists of a radio-
При использования нескольких слоев поглощающей пленки (фиг. 3) широкополосное электромагнитное поглощающее покрытие состоит из n слоев радиопрозрачного тканевого основания 1, на которое нанесено n слоев поглощающей пленки 2 из радиопрозрачного материала, содержащего наночастицы 3 из сплава состава 25-50 мас. % Cu, остальное Ni.When using several layers of an absorbing film (Fig. 3), a broadband electromagnetic absorbing coating consists of n layers of a radio-
Широкополосное электромагнитное поглощающее покрытие при одностороннем нанесении поглощающей пленки (фиг. 1) работает следующим образом. Фотон электромагнитного излучения с энергией hν в диапазоне 4,1⋅10-5 ÷ 2,9 мэВ (частоты: ≈10 МГц ÷700 ГГц) проходит сквозь радиопрозрачную поглощающую пленку 2 и, достигнув наночастицы 3, поглощается в ней одновременно с доминирующим продольным фононом с энергией Е', возбуждая электрон, находящийся на энергетическом уровне (EF - hν), на уровень (EF+Е') (в случае, если проекция импульса фонона на направление распространения электромагнитного излучения сонаправленна с импульсом фотона). В случае, если проекция импульса фонона на направление распространения электромагнитного излучения противоположно направленна с импульсом фотона, то будет возбуждаться электрон, находящийся на уровне (EF+hν), - тоже на уровень (+Е'). Далее возбужденный электрон релаксирует, либо рассеиваясь на электронах или на границе наночастицы 3 (происходит диссипация энергии электромагнитного излучения в теплоту), либо возбуждая в наночастице 3 вторичный продольный фонон: с энергией (Е'+hν) - при переходе возбужденного электрона с уровня (EF+Е') на уровень (-hν) (в случае, если проекция импульса фонона на направление распространения электромагнитного излучения сонаправленна с импульсом фотона), и с энергией (Е'-hν) - при переходе возбужденного электрона с уровня (+Е') на уровень (+hν) (в случае, если проекция импульса фонона на направление распространения электромагнитного излучения сонаправленна с импульсом фотона). В конечном итоге, наночастица 3 через посредничество вторичного продольного фонона так же преобразовывает энергию фотона hν в теплоту. Как следствие, отражение фотона электромагнитного излучения отсутствует, и поэтому отражательная способность широкополосного электромагнитного поглощающего покрытия низка.Broadband electromagnetic absorbing coating with one-sided deposition of an absorbing film (Fig. 1) works as follows. A photon of electromagnetic radiation with energy hν in the range 4.1⋅10 -5 ÷ 2.9 meV (frequencies: ≈10 MHz ÷ 700 GHz) passes through the radio-transparent absorbing film 2 and, reaching
Широкополосное электромагнитное поглощающее покрытие при двухстороннем нанесении поглощающей пленки (фиг. 2) работает аналогичным образом. В наружном слое поглощающей пленки фотон электромагнитного излучения с энергией hν так же, как в предыдущем варианте, поглощается в наночастице одновременно с доминирующим продольным фононом с энергией Е' и возбуждает электрон с уровней (EF±hν) на уровень (+Е'). Далее возбужденный электрон, рассеиваясь на электронах или на границе наночастицы, или возбуждая вторичный продольный фонон с энергией (EF-hν) или (Е'+hν), обеспечивает превращение энергии электромагнитного излучения в теплоту. В случае, если фотон электромагнитного излучения не будет поглощен наружным слоем поглощающей пленки, он пройдет сквозь радиопрозрачное тканевое основание и подвергнется аналогичному процессу поглощения.Broadband electromagnetic absorbing coating with double-sided application of an absorbing film (Fig. 2) works in a similar way. In the outer layer of the absorbing film, a photon of electromagnetic radiation with energy hν, as in the previous version, is absorbed in a nanoparticle simultaneously with the dominant longitudinal phonon with energy E 'and excites an electron from the levels (E F ± hν) to the level (+ E'). Further, the excited electron, scattering on electrons or at the nanoparticle boundary, or exciting a secondary longitudinal phonon with energy (E F -hν) or (E '+ hν), provides the conversion of the energy of electromagnetic radiation into heat. If a photon of electromagnetic radiation is not absorbed by the outer layer of the absorbing film, it will pass through the radio-transparent tissue base and undergo a similar absorption process.
Результатом будет пониженная отражательная способность широкополосного электромагнитного поглощающего покрытия.The result will be a reduced reflectivity of the broadband electromagnetic absorbing coating.
Широкополосное электромагнитное поглощающее покрытие при использовании нескольких слоев поглощающей пленки (фиг. 3) работает аналогично варианту при двухстороннем нанесении поглощающей пленки. В случае, если фотон электромагнитного излучения не будет поглощен предыдущим слоем поглощающей пленки, он пройдет сквозь радиопрозрачное тканевое основание и подвергнется аналогичному процессу поглощения в последующем слое поглощающей пленки. В результате отражательная способность широкополосного электромагнитного поглощающего покрытия будет понижена.Broadband electromagnetic absorbing coating when using several layers of absorbing film (Fig. 3) works similarly to the variant with double-sided deposition of the absorbing film. If a photon of electromagnetic radiation is not absorbed by the previous layer of the absorbing film, it will pass through the radio-transparent tissue base and undergo a similar absorption process in the next layer of the absorbing film. As a result, the reflectivity of the broadband electromagnetic absorbing coating will be reduced.
Использование предлагаемого широкополосного электромагнитного поглощающего покрытия обеспечит эффективное поглощение электромагнитного излучения в широком диапазоне частот (≈10 МГц ÷ 700 ГГц) - рабочем диапазоне инновационных радио-фотонных радаров. Оно также может использоваться в экранирующих устройствах для обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных систем, для обеспечения пассивной защиты информации - предотвращения ее утечки из офисных помещений, специальных защищенных комнат для обработки шифрованной информации, комнат для ведения конфиденциальных переговоров, а также из камер для настройки и испытаний специальной электронной аппаратуры.The use of the proposed broadband electromagnetic absorbing coating will provide effective absorption of electromagnetic radiation in a wide frequency range (≈10 MHz ÷ 700 GHz) - the operating range of innovative radio-photon radars. It can also be used in shielding devices to ensure electromagnetic compatibility of radio electronic systems, to provide passive protection of information - to prevent its leakage from office premises, special protected rooms for processing encrypted information, rooms for confidential negotiations, as well as from chambers for setting up and testing special electronic equipment.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019145200A RU2750215C1 (en) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | Broadband electromagnetic absorbent coating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019145200A RU2750215C1 (en) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | Broadband electromagnetic absorbent coating |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2750215C1 true RU2750215C1 (en) | 2021-06-24 |
Family
ID=76504909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019145200A RU2750215C1 (en) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | Broadband electromagnetic absorbent coating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2750215C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009045990A1 (en) * | 2007-10-02 | 2009-04-09 | Parker Hannifin Corporation | Nano inks for imparting emi shielding to windows |
| RU2363714C2 (en) * | 2007-09-19 | 2009-08-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Феррит-Домен" | Electromagnetic absorbing coat |
| RU2427601C1 (en) * | 2010-02-24 | 2011-08-27 | Открытое акционерное общество "Завод Магнетон" | Protective coating |
| FR3022266B1 (en) * | 2014-06-16 | 2016-05-27 | Tresse Ind | FABRIC FOR ELECTROMAGNETIC SHIELDING. |
-
2019
- 2019-12-25 RU RU2019145200A patent/RU2750215C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2363714C2 (en) * | 2007-09-19 | 2009-08-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Феррит-Домен" | Electromagnetic absorbing coat |
| WO2009045990A1 (en) * | 2007-10-02 | 2009-04-09 | Parker Hannifin Corporation | Nano inks for imparting emi shielding to windows |
| RU2427601C1 (en) * | 2010-02-24 | 2011-08-27 | Открытое акционерное общество "Завод Магнетон" | Protective coating |
| FR3022266B1 (en) * | 2014-06-16 | 2016-05-27 | Tresse Ind | FABRIC FOR ELECTROMAGNETIC SHIELDING. |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Aguilera et al. | CuO nanowires for inhibiting secondary electron emission | |
| Jafarian et al. | Enhanced microwave absorption characteristics of nanocomposite based on hollow carbonyl iron microspheres and polyaniline decorated with MWCNTs | |
| Kumar et al. | Carbon encapsulated nanoscale iron/iron-carbide/graphite particles for EMI shielding and microwave absorption | |
| EP3657922A1 (en) | Electromagnetic wave absorbing composition, and electromagnetic wave absorption body | |
| Singh et al. | Synthesis and tunable microwave absorption characteristics of flower-like Ni/SiC composites | |
| Barsukov et al. | Composite carbon-polymer materials for electromagnetic radiation shielding | |
| Przybył et al. | Microwave absorption properties of carbonyl iron-based paint coatings for military applications | |
| Kaur et al. | Complex permittivity, complex permeability and reflection loss of Co-Zr substituted La-Sr hexaferrites in 18–40 GHz frequency range | |
| RU2750215C1 (en) | Broadband electromagnetic absorbent coating | |
| Lebedev et al. | Design and research polymer composites for absorption of electromagnetic radiation | |
| RU2482149C1 (en) | Radar-absorbing material | |
| Merizgui et al. | Comparison electromagnetic shielding effectiveness between smart multilayer arrangement shields | |
| Dhand et al. | Tailored eutectic alloy coating for enhanced EMI and X-ray protection by basalt fiber CNT/epoxy composite | |
| RU2500704C2 (en) | Electromagnetic wave absorber and radar absorbent material for production thereof | |
| RU2743563C1 (en) | Broadband radar absorbent composite coating | |
| RU2470425C1 (en) | Anti-radar material | |
| Gupta et al. | Broad band thin sheet absorbers for S-; C-; X-and Ku-bands | |
| RU2000680C1 (en) | Material for protecting against electromagnetic radiation | |
| Wang et al. | Low-energy electron exposure effects on the optical properties of ZnO/K2SiO3 thermal control coating | |
| RU2526838C1 (en) | Heat-resistant radar-absorbing coating on mineral fibres | |
| RU2300832C2 (en) | Anti-radar material | |
| Kaur et al. | A Review Based on Effects of Change in Thickness and Number of Layers on Microwave Absorbing Materials | |
| Cui et al. | Fast radio bursts generated by coherent curvature radiation from compressed bunches for FRB 20190520B | |
| Lee et al. | Monostatic RCS measurement for dielectric barrier discharge plasma | |
| KR100907669B1 (en) | Composition for Electromagnetic Shielding |