2 Радиоэкранирующие материалы, покрытия и конструкции

Радиоэкранирующие материалы (РЭМ), покрытия (РЭП) и конструкции (РЭК) обеспечивают экранирование объектов, в основном, за счет отражения ЭМИ, когда ЭМИ лишь частично проходит в материал экрана и экранируемое пространство. Если от металлических экранов ЭМИ отражается почти полностью, то от экранов из токопроводящих ПМ только около 80% ЭМЭ отражается, а 20% поглощается. Технологичность полимерных композиций, особенно в материалах с магнитными компонентами, позволяет изготавливать экраны сложной формы. В РЭМ и РЭП при прохождении ЭМЭ имеют место не только процессы отражения, но и процессы преломления, дифракции, интерференции, дисперсии, процессы, обеспечивающие поглощение и преобразование ЭМЭ.Защита от ЭМЭ актуальна в связи с широким использованием электронных устройств, производящих ЭМЭ высокой частоты, мощность которых постоянно увеличивается.Быстрое развитие и распространение электрических устройств вызывает все возрастающее влияние электромагнитных излучений на окружающую среду.

Эффективность экранирования определяют измерением напряженности электрического (Е), магнитного (Н) поля, интенсивностью излучения (сопротивления поверхности экрана, Р) на определенном расстоянии до и после экрана. Для определения способности экранов отражать и поглощать ЭМИ используют источник электромагнитных волн и два способа экранирования:

1) Измеряют характеристики ЭМ - поля перед и за экраном.

2) Измеряют характеристики ЭМ - поля вокруг и внутри определенного экранированного объекта.

Эффективность экранирования определяется электрофизическими свойствами материалов и геометрическими параметрами покрытий.

Существенное уменьшение сопротивления _v наблюдается при снижении контактного сопротивления между частицами наполнителя, например, при покрытии порошка никеля тонким слоем серебра.

Эффективным способом снижения электрического сопротивления ЭПМ является введение в них металлических или металлизированных волокон, причем, чем больше отношение длины волокна к его диаметру, тем заметнее эффект снижения сопротивления.

Для изготовления токопроводных экранирующих материалов в качестве наполнителей используют металлизированные стеклянные волокна. Стеклянные волокна металлизируют вакуумным напылением или используя металлические расплавы.

Термопластичные ЭПМ для использования в качестве радиоэкранируюших разработаны на основе поликарбонатов, полиамидов, полипропилена, поливинилхлорида. В качестве наполнителей в них используют хлопья алюминия, стеклянные, углеродные, в том числе и металлизированные, металлические волокна, сажу (таблица 2.1, рисунок 2.5).

Для электрических свойств резин в большей степени, чем для других полимеров, имеет значение природа применяемых матричных каучуков, наполнителей, пластификаторов и вулканизующих агентов.

Природа каучука оказывает существенное влияние только до тех пор, пока в вулканизате не образуются токопроводящие цепочки и после этого для получения низкоомных резин большую роль играет технология смешивания компонентов и электропроводность саженаполненных вулканизатов практически не зависит от электрических свойств каучука.

Таблица 2.1 - Свойства термопластичных ЭПМ, экранирующих ЭМЭ радиодиапазона.

Типы наполнителей, % масс.	σ^+, МПа	αк Изоду, Дж/м с надрезом, без надреза	НДТ/А, °С	ρs, Ом	ρv, Ом·см	Эффективность экранирования, дБ
Поликарбонат
40% алюминия	44,8	69,4/320	142	10	10	35-40
40% углеродного волокна	182	97/544	149	10^2	10^2	40
волокно из нержавеющей стали	63	65/146	140	10^2	10^2	40
Полиамид 6,6
40% алюминиевых хлопьев	66,5	54/244	240	10^2	10^2	35-40
40% углеродного волокна	217	87/70	260	10^2	10^2	40
Полиамид 6
40% углеродного волокна	245	97/76	218	10^2	10^2	40
Полибутилентерефталат
40% алюминиевых хлопьев	52,5	54/217	193	10^2	10^2	40
40% углеродного волокна	175	96/642	221	10^2	10^2	40
Полифениленоксид Noryl
40% углеродного волокна	120,4	59/244	146	10^2	10^2	40
Полифениленсульфид
40% углеродного волокна	120	59/408	263	10^2	10^2	40
40% углеродного волокна с никелевым покрытием	147	43,5/272	260	1	10	50-60
Полиэфирэфиркетон
30% углеродного волокна с никелевым покрытием	161	70/544	260	1	10	50-60

Самая низкая электропроводность может быть получена введением ацетиленовой сажи в латекс.

1 - углеродные волокна; 2 - металлизированные стеклянные волокна; 3 - А1 хлопья;

4 – сажа; ТС - пороговая концентрация; logр - логарифм сопротивления поверхности

экрана, функция _v.

Рисунок 2.5 - Влияние на logр содержания различных токопроводящих наполнителей в поликарбонате (I) и полиамиде (II).

В случае дециметрового диапазона длин волн эффективность применения электропроводных полимерных материалов, наполненных техуглеродом, значительно ниже, чем для сантиметрового диапазона. С целью ее повышения необходимо значительно повысить проводимость таких материалов. Дальнейшее введение в композиции электропроводного техуглерода нецелесообразно, поскольку проводимость увеличивается незначительно, а физико-механические и, главное, технологические свойства высоконаполненных полимерных материалов резко ухудшаются.

Основной проблемой является равномерное по объему распределение наполнителей, что обеспечивает стабильность экранирующих свойств. Необходимо учитывать влияние этих компонентов на технологические и механические свойства композиций.

Экранирующие материалы поставляются в виде эластичных и жестких пеноматериалов, тонких листов, рыхлой сыпучей массы, заливочных компаундов. Экраны устанавливаются с помощью клея, крепежных устройств. Устойчивость к воздействию атмосферных условий, топлив и других факторов достигается путём применения защитных покрытий соответствующих типов.

По сравнению с металлическими проводниками ЭПМ имеют высокую коррозионную стойкость, технологичность при изготовлении изделий сложной формы, небольшую плотность, эластичность и т.д.

Эффективна замена металла на ЭПМ при изготовлении распределительных щитов, коробок, различных экранов и других заградительных устройств и конструкций.