Углесодержащие поглотители электромагнитного излучения СВЧ-диапазона с рельефной поверхностью

Представлена новая технология изготовления поглотителей электромагнитного излучения (ЭМИ) СВЧ-диапазона, характеризующихся геометрически неоднородной поверхностью. Новизна представленной технологии заключается в использовании радиопрозрачных полимерных форм с полусферическими углублениями одинакового объема, которые являются компонентом для формирования поверхностного слоя поглотителей. Технология состоит в заполнении указанных форм находящейся в жидкой фазе смесью порошкообразного активированного древесного (березового) угля и связующего вещества и дальнейшем ее высушивании в формах. По сравнению с аналогами разработанная технология характеризуется невысокой сложностью воспроизведения. Бóльшая часть временных затрат, необходимых для реализации представленной технологии, связана с процессом высыхания смеси порошкообразного активированного березового угля и связующего вещества. Приведены установленные экспериментальным путем закономерности изменения значений коэффициентов отражения и поглощения электромагнитного излучения в диапазоне частот 1,0–28,0 ГГц поглотителей, изготовленных в соответствии с представленной технологией, в зависимости от типа содержащегося в них связующего вещества (водный раствор поливинилацетата, водный раствор гипса, полиуретановая мастика). Определено, что наиболее эффективными из исследованных в ходе установления обозначенных закономерностей поглотителей ЭМИ являются те, которые содержат водный раствор поливинилацетата. Значения коэффициента поглощения электромагнитного излучения в диапазоне частот 1,0–28,0 ГГц таких поглотителей изменяются в пределах от 0,75 до 0,99. Кроме того, масса на единицу площади таких поглотителей ниже в 1,5–2,0 раза массы на единицу площади поглотителей, содержащих водный раствор гипса или полиуретановую мастику. Изготовленные по представленной технологии поглотители ЭМИ СВЧ-диапазона характеризуются более высокой механической прочностью, а также более низкой стоимостью в сравнении с аналогами и рекомендованы для использования при создании безэховых камер.

1. Effect on Source Signal Condition for Pyramidal Microwave Absorber Performance / H. Nornikman [et al.] // Int. Conf. on Computer and Communication Engineering (ICCCE’10). – 2010. – Vol. 10. – P. 11–13. https://doi.org/10.1109/ICCCE.2010.5556825

2. Rodriguez, V. Basic Rules for Indoor Anechoic Chamber Design [Measurements Corner] / V. Rodriguez // IEEE Antennas Propag. Mag. – 2016. – Vol. 58, № 6. – P. 82–93. https://doi.org/10.1109/MAP.2016.2609821

3. Design of Microwave Pyramidal Absorber for Semi Anechoic Chamber in 1 GHz~20 GHz Range / Z. Ali [et al.] // Int. J. Microw. Wirel. Technol. – 2020. – Vol. 2. – P. 22–29. https://doi.org/10.5815/ijwmt.2020.02.03

4. Enhanced Microwave Absorption of Rice Husk-Based Pyramidal Microwave Absorber with Different Lossy Base Layer / L. Y. Seng [et al.] // IET Microwaves, Antennas & Propagation. – 2020. – Vol. 14, iss. 3. – P. 215–222. https://doi.org/10.1049/iet-map.2019.0571

5. Investigate the Effect of Dielectric Properties on Microwave Absorption of Pyramidal Microwave Absorber / B. Vagananthan [et al.] // J. Microw., Optoelectron. Electromagn. Appl. – 2022. – Vol. 21, № 2. – P. 328–336. http://dx.doi.org/10.1590/2179-10742022v21i2257631

6. Electromagnetic Absorber Composite Made of Carbon Fibers Loaded Epoxy Foam for Anechoic Chamber Application / C. Méjean [et al.] // Mater. Sci. Eng., B. – 2017. – Vol. 220. – P. 59–65. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2017.03.009

7. Product Design From Waste: A Novel Eco-Efficient Pyramidal Microwave Absorber Using Rice Husks and Medium Density Fibreboard Residues / C. F. Jung [et al.] // Waste Manage. (Oxford). – 2021. – Vol. 119. – P. 91–100. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2020.08.047

8. A New Fire-Resistant Thin Pyramidal Absorber Based Straw and Gypsum Powder for Cost-Effective EMC Test Chambers / I. B. Basyigit [et al.] // Eng. Sci. Technol. Int. J. – 2023. – Vol. 40. – Art. ID 101344. https://doi.org/10.1016/j.jestch.2023.101344

9. Orakwue, S. I. Pyramidal Microwave Absorber Design for Anechoic Chamber in the Microwave Frequency Range of 1 GHz to 10 GHz / S. I. Orakwue, I. P. Onu // Eur. J. Eng. Res. Sci. – 2019. – Vol. 4, № 10. http://doi.org/10.24 018/ejers.2019.4.10.1409

10. Charcoal-Containing Building Materials for Electromagnetic Radiation Shielding / O. V. Boiprav [et al.] // Mag. Civ. Eng. – 2023. – Vol. 117, № 1. – Art. ID 11709. https://doi.org/10.34910/MCE.117.9

11. Специальные цементы / Т. В. Кузнецова [и др.]. – СПб.: Стройиздат, 1997. – 314 с.

12. Resistance against Penetration of Electromagnetic Radiation for Ultra-Light Cu/Ni-Coated Polyester Fibrous Materials / K. Yang [et al.] // Polymers (Basel). – 2020. – Vol. 12, № 9. – P. 2029. https://doi.org/10.3390/polym12092029

13. Electromagnetic Waves Absorbing Characteristics of Composite Material Containing Carbonyl Iron Particles / V. A. Zhuravlev [et al.] // Mater. Sci. Appl. – 2014. – Vol. 5, № 11. – P. 803–811. https://doi.org/10.4236/msa.2014.511080

14. Dielectric Properties of Heterogeneous Mineral Compositions Based on Bentonite and Gypsum / A. Morozov [et al.] // Transp. Res. Procedia. – 2023. – Vol. 68. – P. 947–954. https://doi.org/10.1016/j.trpro.2023.02.132

15. Funt, B. L. Dielectric Properties of Polyvinyl Acetals / B. L. Funt, T. H. Sutherland // Can. J. Chem. – 1952. – Vol. 30, № 12. – P. 940–947. https://doi.org/10.1139/v52-114

16. The Rational Design of Polyurea & Polyurethane Dielectric Materials / R. G. Lorenzini [et al.] // Polymer. – 2013. – Vol. 54, iss. 14. – P. 3529−3533. https://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2013.05.003

17. Chung, D. D. L. Electromagnetic Skin Depth of Cement Paste and Its Thickness Dependence / D. D. L. Chung, M. Ozturk // J. Build. Eng. – 2022. – Vol. 52. – Art. ID 104393. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.104393

18. Pyramidal Metamaterial Absorber for Mode Damping in Microwave Resonant Structures / N. Chikhi [et al.] // Sci. Rep. – 2020. – Vol. 10. – Art. ID 19352. https://doi.org/10.1038/s41598-020-76433-3

19. Microwave Absorption Performance of Porous Carbon Particles Modified by Nickel with Different Morphologies / Z. Shen [et al.] // J. Mater. Sci. Technol. – 2023. – Vol. 137. – P. 79–90. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2022.07.036