Содержание
Владельцы патента RU 2363997:
Изобретение относится к области использования наноматериалов. Предлагается применять углерод луковичной структуры в качестве чувствительного элемента детектора в терагерцовом диапазоне волн, поглощающего электромагнитное излучение (ЭМИ) в диапазоне в области частот 30-230 ТГц. 3 ил.
Изобретение относится к области получения наноматериалов, которые могут быть использованы в качестве материала, поглощающего электромагнитное излучение (ЭМИ) в диапазоне 30 — 230 ТГц, в качестве чувствительного элемента различных датчиков, регистрирующих ЭМИ в терагерцовом диапазоне волн, а так же как материал, экранирующий от ЭМИ в этом диапазоне.
Аналогом данного материала является углерод луковичной структуры (УЛС) в диапазоне волн 500 МГц — 30 ТГц (US 2006241236, Al, G01S7/00, 26.10/1006) и природный минерал шунгит (US 7239261, Н05К9/00, 17.02.2005), содержащий в качестве одного из компонентов фуллереноподобные полусферы размером от 15 до 100 А
Шунгиты как материалы природного происхождения имеют неконтролируемый размер частиц и морфологию графеновых образований. Кроме того, они содержат большое количество минеральных компонентов, что обуславливает существенное изменение количественных и структурных характеристик от месторождения к месторождению, и, в конечном счете, также влияет на чувствительность конечного изделия, получаемого из них.
Ранее было описано получение углерода луковичной структуры (УЛС) и его использование в качестве материала, ослабляющего электромагнитное излучение в диапазоне частот 500 МГц — 30 ТГц. Углерод луковичной структуры (УЛС) получают отжигом ультрадисперсных алмазов при температуре 1100-2000°C в вакууме при давлении не выше 10 -2 Па или в инертной атмосфере. (RU 2094370, С01В 31/00, 27.10.97; Kuznetsov V.L., Chuvilin A.L., Butenko Yu.V. et. al // Chem. Phys. Lett. 1994. V.222. P.343; Kuznetsov V.L., Butenko Yu.V. // Ultrananocrystalline Diamond: Synthesis, Properties and Applications/ Ed. By O. Shenderova, D.Gruen. William Andrew Publishing, 2006. P.405).
Авторами установлено, что описанный выше углерод луковичной структуры (УЛС) способен поглощать электромагнитное излучение (ЭМИ) в диапазоне частот 30-230 ТГц, имеет низкую отражательную способность и способен практически полностью ослаблять ЭМИ в этой области.
Эти впервые обнаруженные свойства известного ранее материала (RU 2094370, С01В 31/00, 27.10.97) делают возможным его применение в качестве чувствительного элемента детектора в терагерцовом диапазоне волн, поглощающего электромагнитное излучение (ЭМИ) в области частот в диапазоне 30-230 ТГц.
Сущность изобретения заключается в том, что углерод луковичной структуры (УЛС) применяют как чувствительный элемент детектора в терагерцовом диапазоне волн.
Высокие поглощающие свойства и малый коэффициент отражения предлагаемого материала делают его одним из возможных материалов чувствительного материала детектора терагерцового излучения — болометра, а также дают предпосылки использования данного материала для экранирования от ЭМИ в терагерцовом диапазоне волн.
Получение УЛС осуществляют путем термического отжига взрывных наноазмазов (НА) в вакууме (RU 2094370, С01В 31/00, 27.10.97).
Поскольку исходные наноалмазы производят в количестве нескольких тонн в год, этот способ позволяет получать УЛС в крупных масштабах. В Институте катализа СО РАН был исследован механизм формирования углерода луковичной структуры (УЛС), разработаны методы получения различных видов УЛС, а также sp 2 /sp 3 композитов и исследованы свойства этих материалов.
С помощью просвечивающей электронной микроскопии установлено, что графитизация наноалмазов начинается при температурах прогрева выше 1200 K. Образец НА, прогретый при 1170 K, представляет собой частицы алмаза со средним размером первичных частиц 4.2 нм. Расстояние между кристаллографическими плоскостями составляет 2.06 A, что соответствует расстоянию между плоскостями (111) алмаза. Отжиг при температуре 1800 K и выше приводит к полному превращению частиц наноазмазов (НА) в УЛС. Получаемые таким способом частицы УЛС представляют собой квазисферические многослойные графитоподобные частицы, образованные свернутыми высокодефектными графеновыми листами.
Исследование проводимости УЛС и композитов НА-УЛС показали, что для них характерно наличие прыжковой проводимости. Благодаря особенности строения этих систем пространственная размерность движения носителей заряда в них может изменяться от одномерной до двумерной. Фиг.3 обобщает данные по исследованию проводящих свойств УЛС (также с использованием данных по магниторезистивности). Можно видеть иерархическую схему организации материала на основе УЛС: первичные частицы УЛС размером 4-6 нм (в зависимости от размеров исходных наноазмазов (НА)) образуют агрегаты с размером 10-1000 нм, которые в свою очередь формируют макроскопические частицы образца. Так, элементарной частицей является первичная частица НА; агрегаты образованы первичными частицами УЛС, образованными в результате отжига первичных частиц наноазмазов (НА) с когерентными и некогерентными границами; агрегаты связаны между собой ван-дер-ваальсовыми силами и силами электростатического взаимодействия. Отдельные первичные частицы УЛС в пределах одного агрегата могут иметь общие искривленные графеновые оболочки или связываться между собой C-C связями. Число носителей тока n может изменяться в зависимости от условий приготовления образца в достаточно широких пределах: от 8*10 21 см -1 (для образца, полученного при температуре 1800 К) до 3*10 21 см -1 (для образца полученного, при температуре 2140 К). Длина свободного пробега электронов соответствует расстоянию между дефектами графенового слоя, область локализации носителей тока определяется размерами агрегата УЛС.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами и иллюстрациями.
Фиг.1 — устройство (болометр) для регистрации ЭМИ в терагерцовом диапазоне. К подложке прикреплен проводник, изменяющий сопротивление при изменении температуры. На проводник нанесен чувствительный слой, представляющий собой непроводящую суспензию УЛС в полимерной матрице с высокой теплопроводностью. Концентрация УЛС в матрице должна быть ниже порога перколяции, т. к иначе УЛС будет шунтировать проводник и вносить погрешность в измерения.
Фиг.2 — другое возможное устройство болометра. Здесь УЛС сразу преобразует поглощенную энергию в электрический отклик детектора. Представляет собой подложку с нанесенными проводниками. На проводники нанесена суспензия УЛС в полимерной матрице с концентрацией частиц УЛС выше порога перколяции. Удельное сопротивление УЛС сильно зависит от температуры, поэтому этот вариант не требует дополнительного преобразования тепловой энергии в электрическую.
Фиг.3 — спектры пропускания в диапазоне 30-230 ТГц для образцов УЛС (DH1800) и НА в матрице из КВr (толщина 0.25 мм, в скобках указано весовое содержание).
Поглощение ИК-излучения в диапазоне 30-250 ТГц было исследовано для образцов НА и УЛС, распределенных в матрице из КВr.
На Фиг.3 приведены сравнительные спектры пропускания образцов УЛС и НА с содержанием 0.02-2 мас.%.
Можно видеть, что несмотря на сходный состав поверхностных групп, поглощение ИК-излучения частицами УЛС происходит в существенно большей степени по сравнению с НА аналогичной и даже более высокой концентрации.
По всей видимости поглощение падающего ЭМ-излучения происходит не только за счет его взаимодействия с поверхностными группами углеродного образца, но и вследствие диссипации энергии во внутренней структуре, например, за счет активации прыжковой проводимости в агрегатах УЛС.
На Фиг.1-2 изображены устройства (болометры) для регистрации электромагнитного излучения (ЭМИ) в терагерцовом диапазоне с применением описанного выше углерода луковичной структуры.
Применение углерода луковичной структуры в качестве чувствительного элемента детектора в терагерцовом диапазоне волн, поглощающего электромагнитное излучение (ЭМИ) в диапазоне частот 30-230 ТГц.
Радиопоглощающие материалы (РПМ) предназначены для преобразования электромагнитных волн в иные виды энергии. Способов для этого есть несколько, в том числе поглощение или рассеяние. В силу этого РПМ используются в качестве покрытий для различных поверхностей: они уменьшают коэффициент отражения электромагнитных волн.
Радиопоглощающие материалы -ткласс материалов, применяемых в технологии снижения заметности («стелс-технология») для маскировки средств вооружения и военной техники от обнаружения радиолокационными средствами противника. Являются составной частью общего направления, связанного с разработкой средств и методов уменьшения демаскирующих признаков оружия и военной техники в основных физических полях.
Разделить радиопоглощающие материалы можно на два вида – узко- и широкодиапазонные. Первые обычно создаются из различного рода пластмасс или пластиков. В случае со вторыми используется ферромагнетик, он вводятся в слой изоляции, состоящий из немагнитного диэлектрика. Кроме того, повысить эффективность покрытия можно, применив несколько слоев в одном пласте.
Структура РПМ может быть как однородной, так и нет, может включать в себя, к примеру, дифракционные решетки.
Стоит отметить, что для РЛС радиопоглощающие материалы не являются полностью непрозрачными. Так что разговоры о самолетах-«невидимках» во многом лишены основания. В тоже время, в зависимости от материала, можно добиться существенного снижения ЭПР объекта, что может помочь сделать его менее заметным для локаторов.
Есть еще одна классификация, которая поможет лучше понять виды РПМ. Их можно поделить на резонансные, нерезонансные магнитные и нерезонансные объемные материалы. Резонансные отражают излучение, в зависимости от своих свойств, целиком или полностью. Нерезонансные включают в себя феррит, который позволяет рассеивать излучение по поверхности. Нерезонансные объемные, благодаря большому количеству слоев, поглощают большую часть лучей, направленных на объект.
Российское МО публикует у себя на сайте собственную классификацию. Оно подразделяет РПМ на поглощающие, интерференционные и комбинированные.
Наиболее перспективными радиопоглощающими материалами, отмечается в заметке, аэросил и модифицированный графит. Их вооруженные силы используют в средствах маскировки в виде аэрозольных систем, добавок к пенам. В виде аэрозольных систем РПМ могут быть впрыснуты в дымовое облако. Их добавляют в пиротехнические составы дымовых шашек и гранат, а также пены. Благодаря этому аэрозоли и пены получают дополнительные маскирующие свойства.
Современные РПМ, в частности, используются для покрытия боеголовок ракет, что снижает вероятность их обнаружения, а также повышает эффективность преодоления систем ПВО противника. Они могут использоваться как в виде лакокрасочных покрытий, так и сотовых конструкционных материалов (например, разработка ИРЗ).
Ижевский радиозавод (ИРЗ) представил новое радиопоглощающее покрытие РПМ-СА. Речь идёт о ячеистой структуре с повышенными показателями поглощения радиоволн. Именно сотовые конструкции и стеклопластик наиболее технологически освоены в авиастроении.
На IX Международном военно-морском салоне была представлена российская разработка — не покрытие, а сотовая начинка из пластика с ферромагнетиком толщиной в несколько сантиметров, которое поглощает радиоволны в миллиметровом, сантиметровом и дециметровом диапазонах. Такие соты могут устанавливаться внутри силовых панелей летательных аппаратов и несущих винтов вертолетов с несущей поверхностью из стеклопластика (диамагнетика), который защитит соты от разрушения.
На истребителях F-22 и F-35 используется полимерное покрытие с частицами ферромагнетика толщиной в несколько миллиметров, которое поглощает радиоволны в основном в сантиметровом диапазоне. Покрытие приклеивается на поверхность самолета и разрушается/отслаивается под действием нагрева при полете на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях, а также на малых высотах под действием пыли.
Поэтому в местах базирования F-22 и F-35 в обязательном порядке размещают стационарные ангары для снятия разрушенного/отслоившегося покрытия и нанесения нового. Т.е. американская стелс-технология ориентирована только на применение с базовых аэродромов или авианосцев.
О недавних публикациях
Кроме перечисленных выше, имеются еще метаматериалы с отрицательным углом отражения электромагнитных волн.
Недавно китайское издание Sohu писало о новом китайском метаматериале Metasurface, которое способно обеспечить малую заметность для радаров истребителям J-20. Новая математическая модель, описывает поведение электромагнитных волн при контакте с поверхностью металла, покрытого микроскопическими узорами.
Специалисты считают, что китайское решение не подходит для воздушных летательных аппаратов, поскольку гравировка на поверхности металла будет подвергаться пылевой эрозии.
Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения нового поколения.
Материал для защиты от электромагнитного излучения создан на основе углеродных нановолокон и полностью поглощает вредное для здоровья человека электромагнитное излучение.
Описание:
Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения создан на основе углеродных нановолокон. Он полностью поглощает вредное для здоровья человека электромагнитное излучение.
На практике это означает, что каждый человек может оградить себя не только от излучения, но и от прослушки мобильных устройств.
Преимущества:
– низкая себестоимость,
– полностью поглощает вредное электромагнитное излучение.
Материал для защиты от электромагнитного излучения применяется:
– в качестве добавки в строительные материалы для внешней отделки стен в целях защиты от внешнего электромагнитного излучения,
– в качестве добавки в строительные материалы для внутренней отделки помещений в целях защиты от электромагнитного излучения, которое исходит от бытовых приборов, установленных в квартире.
– в специальной защитной пленке на телефон и пр. приборы, устройства и оборудование .
для защиты от электромагнитного излучения используют материалы
защита от воздействия электромагнитных излучений
защита от излучения электромагнитных волн
защита от электромагнитного излучения в квартире
защита от электромагнитного излучения на организм человека
защита от электромагнитного излучения компьютера
защита от электромагнитного излучения купить
защита от электромагнитного излучения телефона
защита от электромагнитных излучений на производстве
защита от электромагнитных излучений охрана труда
защита населения от электромагнитного излучения
защита окружающей среды от электромагнитных излучений
защита помещения от электромагнитного излучения
защита работников от электромагнитных излучений
защита человека от электромагнитных излучений
защита человека от электромагнитных полей и излучения
индивидуальное средство защиты от электромагнитного излучения
какой материал защищает от электромагнитного излучения
материалы от электромагнитного излучения
материалы защиты от электромагнитного излучения
материалы обладающие поглощающими свойствами электромагнитного излучения
материалы поглощающие электромагнитное излучение
мероприятия по защите населения от электромагнитных излучений
меры защиты от электромагнитного излучения
методы защиты от электромагнитных излучений
методы защиты от электромагнитных полей и излучений
одежда для защиты от электромагнитного излучения
системы защиты от электромагнитных излучений
способы и средства защиты от электромагнитных излучений
способы защиты от воздействия электромагнитного излучения
способы защиты от электромагнитных полей и излучений
ткань для защиты от электромагнитных излучений
ткань для защиты от электромагнитных излучений купить
устройства защиты от электромагнитных излучений
характеристика электромагнитного излучения и методы защиты
экранирующие материалы от электромагнитного излучения
