Наноматеріали для поглиначів електромагнітних хвиль і захисту інформації

2. література

Наши партнеры ArtmMisto

2010

Центральне конструкторське бюро спеціальних радиоматериалов (ЦКБ РМ), що веде матеріалознавчий підприємство радіопромисловості в оборонному комплексі країни, було утворено в 1969 році. З моменту створення ЦКБ РМ вченими і фахівцями підприємства було виконано близько 800 науково-дослідних, дослідно-конструкторських і дослідно-технологічних робіт, створено понад 300 нових матеріалів, які раніше були невідомі в світі, а характеристики деяких з них і тепер залишаються неперевершеними.

ВАТ «ЦКБ РМ» розробило унікальну номенклатуру радиопоглощающих матеріалів (РКК) та поглиначів електромагнітних хвиль (ПЕВ), в тому числі і на основі сучасних наноматеріалів. Ось деякі приклади застосування нанотехнологій для поглиначів електромагнітних хвиль (ПЕВ) в різних сферах [1-4]:

• маскування військової техніки від радіолокаційного виявлення;
• захист інформації, тобто попередження її несанкціонованого зйому по електромагнітному каналу;
• рішення проблем електромагнітної сумісності радіоелектронних апаратур;
• рішення проблем медико-біологічної електромагнітної безпеки (захист від шкідливої ​​дії побічних випромінювань електронних приладів).

За останні 4 роки отримано понад 20 патентів РФ на винаходи і корисні моделі на поглиначі електромагнітних хвиль, багатошарові радіопоглинаючі покриття, засоби захисту від електромагнітного випромінювання, захисно-маскувальні пристрої, імітатор радіолокаційних цілей.

Розроблено сверхшірокодіапазонний радиопоглощающую матеріал на основі наноструктурного феромагнітного мікродроту (НФМП) в скляній ізоляції. Основним радиопоглощающую елементом в ньому є НФМП, що представляє собою тонкий металевий сердечник в скляній ізоляції. Технологія отримання НФМП (рис. 1) забезпечує одночасне плавлення металу, розм'якшення скляної трубки, навколишнього навішення металу, і загартування виходить композиту зі швидкістю 106 ° / с.

В результаті виходить тришаровий композит, що складається з металевого провідника з діаметром 1-30 мк, наноструктурного перехідного шару завтовшки близько 50 нм і скляній ізоляції товщиною 2-30 мк (рис. 2). Завдяки різниці коефіцієнта термічного розширення (КТР) металу і скла, а також наявності наноструктурного перехідного шару, матеріал металевого сердечника знаходиться під впливом гігантських напружень (109 Па) і володіє унікальними електрофізичними характеристиками в СВЧ-діапазоні.

Цілком зрозуміло, що магнітні властивості [5] литого мікродроту в скляній ізоляції істотно залежать від магнітної структури, яка головним чином визначається двома факторами: магнітопружної анізотропією і анізотропією форми. При цьому анізотропія форми включає анизотропию форми доменів і анізотропію, викликану циліндричної формою жили. Магнітопружний анізотропія залежить, в основному, від різниці КТР, знака і величини магнітострикції матеріалу жили.

З фізичних розрахунків слід, що максимальна проникність досягається при компенсації анізотропії форми магнітопружної анізотропією. Оцінки дозволяють очікувати прояви магнітних властивостей мікродроту. Протягом ряду років були проведені дослідження залежності електроопору наноструктурного феромагнітного мікродроту від частоти в діапазоні СВЧ. Аномальне збільшення відносного погонного електроопору, виявлене для НФМП на основі Fe і Co, дозволило інтерпретувати це явище як природний феромагнітний резонанс (ЕФМР), частота якого знаходиться в діапазоні 5-7 ГГц і визначається складом сплаву, скляної ізоляції і геометричними факторами.

В результаті досліджень була отримана залежність погонного опору мікродроту від частоти. Характер зміни погонного опору від частоти різний для провідників з однаковою електропровідністю і геометрією. В ході дослідження була показана можливість зміни параметрів резонансної кривої в залежності від режиму технологічної обробки (температури, часу відпалу), товщини і хімічного складу сплаву. Виявлено домінуюча роль магнитоупругих напружень у формуванні форми кривої погонного опору і резонансної частоти. Оцінка максимальної магнітної проникності мікродроту в СВЧ-діапазоні показала, що для сплаву на основі Fe магнітна проникність становить понад 300. Такий рівень магнітних властивостей в цьому частотному діапазоні досягнутий вперше, і аналогічний матеріал в літературі не описаний. Таким чином, мікродріт з аморфної житлової в скляній ізоляції виявився унікальним матеріалом, що володіє таким поєднанням властивостей:

• Наявність магнітних втрат в діапазоні СВЧ.
• Можливість простими технологічними прийомами змінювати величину, частоту ЕФМР і регулювати погонное опір мікродроту.
• Можливість отримувати безперервні, до декількох кілометрів, відрізки мікродроту, що володіє заздалегідь заданими характеристиками.
• Хімічна інертність ізоляції.
• Вкрай виграшні масо-габаритні характеристики: маса мікродроту ≤1 г / км.

Все це робить мікродріт вельми привабливим об'єктом для створення на його основі тканих поглиначів електромагнітних хвиль різного призначення.

Радиопоглощающую матеріал МРПК-1Л на основі НФМП, розроблений і випускається в ВАТ «ЦКБ РМ», призначений для маскування військової техніки від виявлення і наведення високоточної зброї противника в радіолокаційному та оптичному діапазоні. Він має коефіцієнт відбиття не гірше -17 дБ (тобто менше 0,5%) в робочому діапазоні довжин хвиль від 0,2 до 15 см і прийнятий на постачання МО РФ в 2007 р

На нашому підприємстві розроблені нові плівкові і ткані РПМ, одержувані методом магнетронного напилення. Метод дозволяє отримувати тонкі - до 5 нм - шари металів і сплавів. Була розроблена радіотехнічна конструкція поглинача, що дозволяє ефективно поглинати або розсіювати падаючу ЕМВ (рис. 3).

Співвідношення радіуса повітряної петлі, ширини уплетених в мережеву основу плівки або тканини і радіус вічка дозволяють створювати цілу номенклатуру матеріалів, які працюють в різних діапазонах довжин хвиль. Вага 1 м2 таких РПМ, в залежності від модифікації, становить від 200 до 600 г, коефіцієнт відображення ЕСВ - від -17 до -35 дБ в діапазоні довжин хвиль 0,8-25 см.

Крім того, розроблено технологію виготовлення екологічно чистих екранують тканин для забезпечення медико-біологічного захисту персоналу та населення, що працює і проживає в умовах шкідливого впливу електромагнітних полів різної частоти та інтенсивності, а також для вирішення завдань захисту інформації. Екранують, які поглинають і радіорассеівающіе тканини можуть бути виготовлені як на базі комплексних ниток з наноструктурних феромагнітним Мікропроведення (рис. 4), так і з напиленням металевими шарами нанометровій товщини. Ефективність роботи таких тканин як ПЕВ залежить від типу НФМП, структури плетіння, товщини і хімічного складу напиляного металевого шару і, зрозуміло, радіотехнічної схеми ПЕВ. В середньому коефіцієнт відображення таких тканих ПЕВ в сантиметровому діапазоні довжин хвиль не гірше 1%. Такі тканини можна застосовувати для пошиття спецодягу, захисних штор, жалюзі і інших швейних виробів, призначених для локалізації підвищеного рівня електромагнітних випромінювань в приміщеннях, перенасичених електронними приладами (лабораторії НВЧ-техніки, діагностичні та фізіотерапевтичні медичні центри, комп'ютерні клуби, редакції ЗМІ і т. д.).

Розроблені підприємством індивідуальні багатофункціональні маскувальні покриття для різних видів ОВТ прийняті на постачання МО РФ, і в даний час здійснюються їх серійні поставки з наростаючим обсягом.

Підприємство отримало ліцензію МО РФ на діяльність в області створення засобів захисту інформації і є акредитованою випробувальною лабораторією восьмого управління Генерального штабу Збройних сил РФ в області засобів захисту інформації.

У 2009 році була успішно проведена ОКР по створенню костюма оператора - блокіратора радіокерованих вибухових пристроїв. Наявність наноструктурного феромагнітного мікродроту в складі тканини костюма забезпечує зниження рівня падаючого електромагнітного випромінювання до 1000 разів.

В даний час ведеться розробка екранують матеріалів і пристроїв, в тому числі для захисту від несанкціонованого доступу до інформації по електромагнітному каналу, що застосовуються для захисту віконних прорізів виділених приміщень. Ці матеріали з успіхом демонструвалися на різних міжнародних виставках і форумах і отримали ряд престижних нагород.

На основі цих матеріалів був розроблений і виготовлений чохол, що забезпечує зниження рівня надлишкового випромінювання мобільних телефонів в режимі очікування і зв'язку з базовою станцією. Такий чохол може бути використаний для телефонів стандартів GSM-900, GSM-1800, GSM-1900, CDMA. Робочий шар виготовляється з радиопоглощающую трикотажу і забезпечує зниження рівня шкідливого впливу побічного електромагнітного випромінювання в 20-40 разів.

Наноструктурний феромагнітний мікродріт також послужив основою для створення системи магнітних маркерів для кодування та ідентифікації об'єктів - груп товарів, цінних паперів, систем доступу, пластикових карток та ін. Таке кодування застосовується для захисту від підробки, сортування, в кодових ключах, магнітних картках. Магнітний маркер несе незмінний і незгладимий код, який можна знищити тільки механічно. Склад і обсяг інформації встановлюється при виготовленні мітки діаметром 20 мікрон і довжиною 5-7 мм. Основними перевагами магнітного маркера на основі НФМП є:

• Стійкість магнітного маркера до зовнішніх впливів і магнітних полів, так як він зберігає свої властивості після впливу температури до 400 ° C.
• Корозійна стійкість.
• Стійкість до екранування: зчитуються маркери на металевих поверхнях за металевими екранами.
• Стійкість до механічних впливів: критичний радіус вигину НФМП становить не більше 0,2 мм.
• Малі фізичні розміри (20 мк) магнітного маркера дають можливість для таємного його розміщення.

Система захисту, побудована на магнітних маркерах, відносно проста при найвищому рівні захисту.

Всі розробки ЦКБ РМ мають патенти і знайшли своє застосування як у військових цілях, так і в різних галузях промисловості.

література

1. Владимиров Д. Н., Хандогін Е. Н. Електромагнітне екранування радіоелектронної апаратури // Економіка і виробництво. 2003. № 2.
2. Коваленко В. Н., Владимиров Д. Н., Хандогін Е. Н. Багатофункціональні екрановані обсяги // Сучасні технології безпеки. 2003. № 2.
3. Владимиров Д. Н., Хандогін Е. Н. Матеріали для захисту від електромагнітних полів // Світ техніки і технологій. 2007. № 5.
4. Альтман Ю. Військові нанотехнології. Можливості застосування та превентивного контролю озброєнь. М .: Техносфера, 2006.
5. Khandogina EN, Petelin AL Magnetic, mechanical properties and structure of amorphous glass coated microwires // Magn. Mater. 2002. V. 249, isse 1-2.

Завантажити статтю в форматі PDF

повідомити про помилку