Materiál pohlcující záření: popis, vlastnosti, použití

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Současná úroveň rozvoje radiotechnických zařízení a jejich široké využití staví otázky elektromagnetické ochrany a bezpečnosti na pořad jednání. Až donedávna zůstávala tato vrstva problémů ve stínu, protože technologická úroveň neumožňovala je podrobně zvážit. Ale dnes existuje celý směr pro vývoj materiálů pohlcujících radary (RPM), které mají různé účely.

Rozsah RPM

Potřeba použití tohoto druhu materiálů vyvstává ve vojensko-obranných komplexech, v civilním průmyslu, při řešení typických problémů ve vývoji radioelektronických zařízení atd. Ochranné systémy a bezpečnostní nástroje jsou však stále nejrelevantnější z hlediska požadavku na RPM. Navíc se nemusí nutně jednat o vojensko-technický komplex. Moderní radarové absorbérymateriály jsou úspěšně zvládnuty ve výklenku počítačových systémů, které zpracovávají informace s připojením prostředků ochrany proti neoprávněnému přístupu. Předměty biologického původu jsou tak chráněny před elektromagnetickými vlivy a snížení radarové zranitelnosti je nutností pro širokou škálu civilních i vojenských jednotek. Další věcí je, že povaha použití a vlastnosti konkrétních otáček se v každém případě mohou výrazně lišit.

Co je RPM?

Tuto třídu materiálů lze definovat na základě schopnosti složení a struktury produktu zajistit absorpci elektromagnetické energie v určitém frekvenčním rozsahu. Nové generace RPM jsou přístupnější modifikacím, pokud jde o jejich schopnost přeměnit absorbované vlny na určité typy energie. V tomto procesu jsou kromě absorpce pozorovány také jevy jako interference, rozptyl a difrakce. Pokud jde o výrobu materiálů pohlcujících záření, jsou založeny na částicích feromagnetika. Používají se jako širokorozsahové absorpční materiály, které tvoří izolační vrstvu na povrchu cílového produktu vůči elektromagnetickým vlnám. V tomto případě musí být předpokladem pro konstrukční základ izolantu přítomnost nemagnetického dielektrika. Na tomto základě jsou vyvíjeny různé modifikace RPM. Například kromě struktury feromagnetik mohou být zahrnuty prvky sazí nebo grafitu, které působí jakoabsorbéry. Při výrobě úzkorozsahových otáček je kladen důraz také na použití pryže nebo plastů.

Rozdíl mezi materiály pohlcujícími radar a povlaky

Neexistuje žádný přísný rozdíl, pokud jde o výkon, mezi materiály a povlaky pro tento účel, ale samotná mechanika výroby a další manipulace vyžaduje rozlišovat mezi těmito prostředky izolace. Zejména pokud mohou být materiály zahrnuty do strukturní a dokonce elementární základny cílového produktu, pak povlaky působí pouze jako pomocná vrstva na povrchu, aniž by vykonávaly úkoly jiné povahy. Částečně existují také rozdíly v absorpčních schopnostech, ale tento faktor je spíše podmíněný. V závislosti na struktuře může materiál absorbující radar vykazovat určitý úspěch jako zařízení mikrovlnného absorbéru, ale v každém případě bude tato schopnost charakteristická pouze pro omezený dosah. Například dnes existují radiační spektra radarových stanic, která v zásadě nejsou dostupná pro „zpracování“RPM.

Technické a provozní vlastnosti RPM

Materiály jsou svým designem a strukturou dosti rozmanité, a přesto existují průměrné výkonnostní ukazatele pro nejrozšířenější skupiny RPM. Mezi základní charakteristiky, které odrážejí tyto hodnoty, patří:

• Délka pracovních vln - od 0,3 do 25 cm.
• Pracovní frekvenční spektrum je od 300 do 37 500 MHz.
• Magnetická propustnost - od 1, 26 do 10-6 H/m.
• Rozsah provozních teplot - od -40 do 60 °С.
• Hmotnost – asi 200–300 g na 1 m2

Je třeba vzít v úvahu, že ne každý materiál si může zachovat výše uvedené výkonnostní charakteristiky v drsných vnějších podmínkách použití. V tomto smyslu můžeme vyčlenit koberec typu Ternovnik pohlcující radioaktivní materiál, který je široce používán ruskými podniky v různých průmyslových odvětvích. Pro něj neexistují prakticky žádná omezení provozu v drsných klimatických podmínkách. Tento materiál je navíc odolný vůči mechanickému oděru a zachovává si schopnost izolovat předměty bez ohledu na jejich tvar a plochu.

Různé otáčky

Přestože v současné době neexistuje jasné rozlišení v segmentu RPM, lze podmíněně rozlišit následující kategorie tohoto materiálu:

• Rezonanční. Nazývané také frekvenčně laděné - jsou schopny zajistit úplnou nebo částečnou neutralizaci absorbované vlny. Účinnost je přímo určena tloušťkou ochranného produktu.
• Nerezonanční magnetické. Ve své struktuře mají ferit, jehož částice jsou rozmístěny v epoxidové vrstvě. Magnetický radar absorbující materiál je schopen rozptýlit vyzařovanou energii na velkou plochu, což umožňuje dosáhnout neutralizace v širokém frekvenčním rozsahu.
• Nerezonanční hlasitost. Zpravidla se jedná o silné vrstvy izolátorů, které absorbují většinu vstupuzáření, než se odrazí od zadní kovové desky.

Funkce RPM na feromagnetických prášcích

Druh povlaku se schopností pohlcovat záření, který obsahuje rozptýlené mikrokuličky s částicemi feritu nebo karbonylového železa. V procesu absorpce vysokofrekvenčního záření v prášku dochází k molekulárním vibracím, které vyvolávají uvolňování tepla. Stejná odvozená energie, která je rozptýlena nebo přenesena do sousední skladovací struktury. Podobný princip fungování je zaznamenán u listů neoprenové pryže. Tento materiál funguje na principu magnetických ztrát, ale obsahuje ve své struktuře pevnější plnivo z feritu a grafitu.

RPM pěny

Speciální skupina RPM, které se používají pro dlouhodobé maskování důležitých objektů. Tento typ materiálu je založen na polyuretanové pěně. Jeho použití je odůvodněno skutečností, že konečný produkt získává malé rozměry a skromnou hmotnost s poměrně širokým rozsahem absorpční aktivity až do decimetrového spektra. Přestože jsou suroviny v tomto případě dražší, materiály pohlcující radary a krycí pěnové povlaky na bázi polyuretanu mají významné výkonnostní výhody:

• Vysoké pevnostní charakteristiky ve srovnání s podobnými materiály z vodního polymeru.
• Uchovejte si maskovací vlastnosti na dobu neurčitou.
• Menší požadavky na úložiště pro komponenty.
• Pěnové maskovací krytyv zásadě se vyznačují vysokou přilnavostí, která rozšiřuje možnosti jejich aplikace na širokou škálu povrchů.

Vývoj domácího RPM

Ruští specialisté pracují v několika oblastech tvorby RPM, ale materiály založené na nanostrukturách by měly být uvedeny jako nejslibnější oblasti. Zejména tento koncept ovládá Výzkumný ústav Ferrit-Domen, který vyvinul celou řadu tenkých filmů absorbujících záření z hydrogenovaného uhlíku s nanoprvky. Mezi výhody ruských radioabsorpčních materiálů na bázi nanostrukturních částic patří zvýšená absorpční kapacita pracující v ultra širokém frekvenčním spektru 7–300 GHz. Kromě tepelné odolnosti a mechanické pevnosti si vývojáři všímají také šetrnosti k životnímu prostředí a bezodpadové technologie výroby takových materiálů.

Závěr

Navzdory expanzi obecného segmentu RPM je stále příliš brzy mluvit o zavedených a standardizovaných vývojových standardech pro tuto třídu materiálů. Je to z velké části dáno utajením, ve kterém musí výzkumníci v této oblasti pracovat, ale jsou zde i problémy spojené s technologickou náročností vývoje. Získání nových slibných materiálů pohlcujících záření je dnes nemožné bez použití inovativních surovin. Technologové také aktivně pracují na přesnějších a účinnějších metodách odhadu absorpční kapacity, což zvyšuje schopnost identifikovat nové RPM. A na tomto pozadílogicky ztrácejí na významu činidla absorbující rádiové vlny na bázi stejných feritů, které se již staly tradičními.