Тактико-технические характеристики защитного экранирующего радиопоглощающего покрытия на основе полимерных углеродосодержащих матриц со стабилизированными в ней ферромагнитными наночастицами

DOI:

Применение электромагнитной защиты и безопасности связано с широким применением радиотехнических устройств, в связи с этим развивается целое направление по разработке радиопоглощающих материалов (РПМ), которые используются в военно-оборонном комплексе, в гражданской промышленности, при решении типичных задач при разработке радиоэлектронных устройств, в компьютерных системах, обрабатывающих информацию с подключением средств защиты от несанкционированного доступа, защиты объектов биологического происхождения от электромагнитных воздействий, снижение уязвимости для радаров. Свойства РПМ в каждом конкретном случае могут заметно отличаться.

Для производства радиопоглощающих материалов используют частицы ферромагнетиков, обладая широким спектром поглощения, они способны образовать защитный слой по отношению к электромагнитным волнам. Обязательным компонентом для основы изолятора должно быть присутствие немагнитного диэлектрика. На этом принципе разрабатываются различные модификации РПМ. Так, к структурной составляющей ферромагнетиков добавляют основу из сажи или графита.

Современные РПМ довольно разнообразны по своему составу и структуре, но к основным характеристикам, отражающим производительность материалов можно отнести: длину рабочих волн – от 0,3 до 25 см; диапазон рабочих частот – от 300 до 37 500 МГц; магнитную проницаемость – от 1,26 до 10–6 Н/м; диапазон рабочих температур – от -40 до 60 °С; вес – около 200–300 г на 1 кв. м [1; 2; 5].

Развитие современных технологий требует определенный подход к применению РПМ. Последнее время разрабатывается новый класс РПМ на основе полимерных углеродосодержащих матриц со стабилизированными в ней ферромагнитными наночастицами.

Данные покрытия успешно сочетают в себе свойства полимеров и ферромагнетиков. Определение тактико-технических характеристик защитного экранирующего радиопоглощающего покрытия является важной задачей. Это позволит определить эффективность защиты от электромагнитных помех и подслушивания, а также выбрать наиболее подходящий материал для конкретного применения. Определение тактико-технических характеристик защитного экранирующего радиопоглощающего покрытия на основе полимерных углеродосодержащих матриц со стабилизированными в ней ферромагнитными наночастицами было основано на двух составляющих (см. рисунок):

• а)    разработка модели угроз информации выделенного помещения. Для этого был проведен анализ возможных угроз, которые могут возникнуть в выделенном помещении, определен уровень защиты, необходимый для предотвращения этих угроз [3; 6];

• б)    физико-химические свойства полимерных углеродосодержащих матриц со стабилизированными в ней ферромагнитными наночастицами на примере пиролизованного полиакрилонитрила с наночастицами никеля и кобальта: плотность материала, коэффициент теплопроводности, магнитные свойства, устойчивость к радиации, устойчивость к коррозии и др. [4; 7].

Следуя представленной схеме, были выделены следующие основные тактико-технические характеристики, изучаемого РПМ:

• 1.    Частотный диапазон – защитное экранирующее радиопоглощающее покрытие обеспечивает высокую эффективность в поглощении электромагнитных волн различных диапазонов частот, что позволяет защитить электронные устройства от помех и внешних воздействий и позволяет использовать его для защиты от различных источников электромагнитных помех.

• 2.    Коррозионная стойкость – полимерные углеродосодержащие матрицы обладают высокой стойкостью к различным агрессивным средам, что обеспечивает долговечность и надежность экранирующего покрытия.

• 3.    Механическая прочность – защитное экранирующее радиопоглощающее покрытие на основе полимерных углеродосодержащих матриц со стабилизированными в ней ферромагнитными наночастицами обладает высокой механической прочностью и устойчивостью к механическим повреждениям.

• 4.    Температурный диапазон – экранирующее покрытие на основе полимерных углеродосодержащих матриц со стабилизированными в ней ферромагнитными наночастицами обладает высокой устойчивостью к высоким температурам, что позволяет использовать его в различных условиях эксплуатации. Для обеспечения более широкого диапазона рабочих температур, как правило, применяют наполнители немагнитного типа, представляющие собой различные электропроводящие функциональные частицы: технический углерод, графит, углеродсодержащие волокна и полимерные матрицы, порошки диамагнитных

• 5.    Удобство и простота монтажа – защитное экранирующее радиопоглощающее покрытие легко монтируется и демонтируется, что обеспечивает удобство при его использовании.

• 6.    Экологическая безопасность – полимерные углеродосодержащие матрицы являются экологически безопасными материалами, что обеспечивает безопасность при использовании экранирующего покрытия.

• 7.    Эффективность поглощения – благодаря использованию ферромагнитных наночастиц в составе материала, экранирующее покрытие обладает высокой эффективностью поглощения радиоволн, что обеспечивает надежную защиту от помех и высокое экранирование объектов.

• 8.    Малый вес и толщина – экранирующее покрытие на основе полимерных углеродосодержащих матриц со стабилизированными в ней ферромагнитными наночастицами имеет малый вес и толщину, что позволяет использовать его в различных приборах или конструкциях, где требуется минимальный вес и объем.

  

  Определение тактико-технических характеристик радиопоглощающего покрытия на основе полимерных углеродосодержащих матриц с ферромагнитными наночастицами

  
  

• 9.    Гибкость и приспособляемость к форме – благодаря гибкости полимерных материалов, экранирующее покрытие на основе углеродосодержащих матриц может быть легко приспособлено к форме объекта, что обеспечивает эффективную защиту от помех.

• 10.    Устойчивость к радиационному воздействию – экранирующее покрытие на основе полимерных углеродосодержащих матриц со стабилизированными в ней ферромагнитными наночастицами обладает высокой устойчивостью к радиационному воздействию, что позволяет использовать его в условиях повышенной радиации.

• 11.    Совместимость с другими материалами – благодаря своей структуре и химическим свойствам экранирующее покрытие на основе полимерных углеродосодержащих матриц со стабилизированными в ней ферромагнитными наночастицами может применяться совместно с другими материалами и использоваться в различных помещениях и конструкциях.

металлов и их соединений, углеродные нанотрубки, графен.

Заключение

Экранирующее радиопоглощающее покрытие на основе полимерных углеродосодержащих матриц со стабилизированными в ней ферромагнитными наночастицами обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными РПМ. На основе модели угроз и основных физико-химических свойствах полимерного материала с ферромагнитными наночастицами было определено одиннадцать тактико-технических характеристик радиопоглощающего покрытия на основе полимерных углеродосодержащих матриц с ферромагнитными наночастицами: частотный диапазон, коррозионная стойкость, механическая прочность, температурный диапазон, удобство и простота монтажа, экологическая безопасность, эффективность поглощения, малый вес и толщина, гибкость и приспособляемость к форме, устойчивость к радиационному воздействию, совместимость с другими материалами. Данные характеристики позволяют использовать данный РПМ в различных отраслях, где требуется защита от электромагнитных помех и предотвращения несанкционированного доступа, подслушивания.