Raadiot neelav materjal: kirjeldus, omadused, rakendus

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Raadiotehnika seadmete praegune arengutase ja nende laialdane kasutamine tõstavad päevakorda elektromagnetilise kaitse ja ohutuse küsimused. Kuni viimase ajani jäi see probleemide kiht varju, kuna tehnoloogiline tase ei võimaldanud neid üksikasjalikult käsitleda. Kuid tänapäeval on radari neelavate materjalide (RPM) väljatöötamisel terve suund, millel on mitmesugused eesmärgid.

RPM-i ulatus

Selliste materjalide kasutamise vajadus tekib sõjalis-kaitsekompleksis, tsiviiltööstuses, tüüpiliste probleemide lahendamisel raadioelektrooniliste seadmete väljatöötamisel jne. Kuid kaitsesüsteemid ja turvavahendid on endiselt olulised. RPM-i päringu seisukoh alt kõige asjakohasem. Pealegi pole see tingimata sõjalis-tehniline kompleks. Kaasaegsed radari neelduridmaterjale omandatakse eduk alt arvutisüsteemide nišis, mis töötlevad teavet volitamata juurdepääsu eest kaitsvate vahenditega. Bioloogilise päritoluga objektid on seega kaitstud elektromagnetiliste mõjude eest ning radari haavatavuse vähendamine on vajalik paljudele tsiviil- ja sõjaväeüksustele. Teine asi on see, et konkreetsete RPM-ide kasutamise iseloom ja omadused võivad igal juhul märkimisväärselt erineda.

Mis on RPM?

Seda materjalide klassi saab määratleda toote koostise ja struktuuri võime kaudu tagada elektromagnetilise energia neeldumine teatud sagedusvahemikus. Uue põlvkonna RPM-id on paremini modifitseeritud, kuna nad suudavad neeldunud laineid teatud tüüpi energiaks muuta. Selle protsessi käigus täheldatakse lisaks neeldumisele ka selliseid nähtusi nagu interferents, hajumine ja difraktsioon. Mis puutub raadiot neelavate materjalide tootmisesse, siis need põhinevad ferromagneti osakestel. Neid kasutatakse laia ulatusega neelavate materjalidena, mis moodustavad sihttoote pinnale elektromagnetlainete suhtes isolatsioonikihi. Sel juhul peab isolaatori struktuurse aluse eelduseks olema mittemagnetilise dielektriku olemasolu. Selle põhjal töötatakse välja erinevaid RPM-i modifikatsioone. Näiteks võib lisaks ferromagnetite struktuurile lisada tahma või grafiidi elemente, mis toimivadabsorbendid. Kitsa vahemiku pöörete arvu tootmisel on rõhk ka kummi või plasti kasutamisel.

Radarit neelavate materjalide ja katete erinevus

Sellel eesmärgil kasutatavate materjalide ja kattekihtide toimivuse osas ei tehta ranget vahet, kuid valmistamise ja edasise käsitsemise mehhanismid nõuavad nende isolatsioonivahendite eristamist. Eelkõige, kui sihttoote struktuursesse ja isegi elementaarsesse alusesse saab lisada materjale, toimivad katted pinnal ainult abikihina, täitmata teistsuguseid ülesandeid. Osaliselt on erinevusi ka neeldumisvõimetes, kuid see tegur on pigem tingimuslik. Sõltuv alt struktuurist võib radari neelduv materjal olla mikrolaine neeldumisseadmena edukas, kuid igal juhul on see võime iseloomulik ainult piiratud ulatuse jaoks. Näiteks tänapäeval on olemas radarijaamade kiirgusspektrid, mis põhimõtteliselt pole RPM-ide "töötlemiseks" saadaval.

RPM-i tehnilised ja tööomadused

Materjalid on oma disainilt ja struktuurilt üsna mitmekesised, kuid siiski on olemas keskmised jõudlusnäitajad kõige väljakujunenud RPM-rühmade jaoks. Neid väärtusi kajastavad põhiomadused on järgmised:

• Töölainete pikkus - 0,3 kuni 25 cm.
• Töösagedusspekter on 300 kuni 37 500 MHz.
• Magnetiline läbilaskvus - 1, 26 kuni 10-6 H/m.
• Töötemperatuuri vahemik - -40 kuni 60 °С.
• Kaal – umbes 200–300 g 1 ruutmeetri kohta.

Tuleb arvestada, et mitte iga materjal ei suuda säilitada ül altoodud toimivusomadusi karmides välistingimustes. Selles mõttes võib välja tuua vaibatüüpi Ternovniku kiirgust neelava materjali, mida Venemaa ettevõtted erinevates tööstusharudes laialdaselt kasutavad. Tema jaoks pole karmides ilmastikutingimustes kasutamisel praktiliselt mingeid piiranguid. Lisaks on see materjal vastupidav mehaanilisele hõõrdumisele ja säilitab võime isoleerida esemeid olenemata nende kujust ja pindalast.

RPM-i sordid

Kuigi praegu pole pöörete arvu segmendis selget vahet, saab selle materjali tinglikult eristada järgmisi kategooriaid:

• Resonants. Seda nimetatakse ka sagedushäälestuseks - need on võimelised tagama neeldunud laine täieliku või osalise neutraliseerimise. Tõhususe määrab otseselt kaitsetoote paksus.
• Mitteresonantsmagnet. Nende struktuuris on ferriit, mille osakesed jaotuvad epoksiidikihis. Magnetradari neelav materjal suudab hajutada kiirgavat energiat suurel alal, mis võimaldab saavutada neutraliseerimise laias sagedusvahemikus.
• Mitteresonantse helitugevus. Reeglina on need paksud isolaatorikihid, mis neelavad suurema osa sisendistkiirgust enne, kui see peegeldub tagumisel metallplaadil.

Ferromagnetiliste pulbrite pöörete arvu omadused

Raadioside neeldumisvõimega kattekiht, mis sisaldab hajutatud mikrosfääre koos ferriidi või karbonüülraua osakestega. Kõrgsagedusliku kiirguse neeldumise protsessis pulbris tekivad molekulaarsed vibratsioonid, mis provotseerivad soojuse eraldumist. Sama tuletatud energia, mis hajub või kantakse üle külgnevasse salvestusstruktuuri. Sarnast tööpõhimõtet täheldatakse ka neopreenkummi lehtedel. See materjal töötab magnetkadude põhimõttel, kuid sisaldab oma struktuuris tahkemat ferriiti ja grafiiti täiteainet.

Vahu RPM

Spetsiaalne RPM-ide rühm, mida kasutatakse oluliste objektide pikaajaliseks maskeerimiseks. Seda tüüpi materjal põhineb polüuretaanvahul. Selle kasutamine on põhjendatud asjaoluga, et lõpptoode saab väikesed mõõtmed ja tagasihoidlik mass, millel on üsna lai neeldumisaktiivsus kuni detsimeetri spektrini. Kuigi toorained on sel juhul kallimad, on radarit neelavatel materjalidel ja vahtpolüuretaanil põhinevatel maskeerivatel vahtkatetel märkimisväärsed jõudluse eelised:

• Kõrge tugevusomadused võrreldes sarnaste vesipolümeermaterjalidega.
• Säilitage varjamisomadused lõputult.
• Vähem salvestusnõudeid komponentidele.
• Vahust maskeerivad kattedpõhimõtteliselt iseloomustab neid kõrge nakkuvus, mis laiendab nende pealekandmise võimalusi väga erinevatele pindadele.

Siseriiklikud RPM-ide arengud

Vene spetsialistid töötavad mitmes RPM-i loomise valdkonnas, kuid nanostruktuuridel põhinevaid materjale tuleks suunata kõige lootustandvamatesse valdkondadesse. Seda kontseptsiooni valdab eelkõige Ferrit-Domeni uurimisinstituut, mis on välja töötanud terve rea õhukesi radioaktiivseid kilesid, mis on valmistatud nanoelementidega hüdrogeenitud süsinikust. Venemaal toodetud nanostruktuursetel osakestel põhinevate kiirgust neelavate materjalide eelisteks on suurenenud neeldumisvõime, mis töötab ülilaias sagedusspektris 7–300 GHz. Lisaks kuumakindlusele ja mehaanilisele tugevusele märgivad arendajad selliste materjalide tootmise keskkonnasõbralikkust ja jäätmevaba tehnoloogiat.

Järeldus

Hoolimata üldise RPM-segmendi laienemisest on selle materjaliklassi väljakujunenud ja standardiseeritud arendusstandarditest veel vara rääkida. See on suuresti tingitud salastatusest, milles selle valdkonna teadlased peavad töötama, kuid probleeme on ka arenduse tehnoloogilise keerukusega. Uute paljulubavate kiirgust neelavate materjalide hankimine on tänapäeval võimatu ilma uuenduslikke tooraineid kasutamata. Tehnoloogid töötavad aktiivselt ka täpsemate ja tõhusamate neeldumisvõime hindamise meetodite kallal, mis suurendab uute RPMide tuvastamise võimet. Ja selle taustalloogiline, et samadel ferriitidel põhinevad, juba traditsiooniliseks saanud raadiot neelavad ained kaotavad oma tähtsust.