Сверхширокополосные наноструктурированные радиопоглощающие покрытия

Радиопоглощающие материалы (РПМ) применяются для снижения радиолокационной заметности образцов вооружения и специальной техники, решения проблем электромагнитной совместимости радиоэлектронных устройств, защиты компьютерных систем обработки информации от несанкционированного доступа, а также защиты биологических объектов от электромагнитного излучения. Основными требованиями к материалам является широкий диапазон рабочих частот, низкий удельный вес и габариты, устойчивость к воздействию окружающей среды и др.

Реализация этих требований является актуальной и сложной прикладной научно-технической задачей. Разработана технология получения радиопоглощающих материалов нового поколения на основе тонких плёнок аморфного гидрогенизированного углерода с ферромагнитными наночастицами, нанесённых методом ионно-плазменного магнетронного напыления на гибкие тканевые подложки. Новые материалы позволяют создавать лёгкие сверхширокополосные радиопоглощающие покрытия (РПП) с низким уровнем отражения электромагнитного излучения (модуль коэффициента отражения электромагнитной волны не хуже –12 дБ в сверхвысокочастотном (от 2 до 300 ГГц), инфракрасном и оптическом диапазонах частот.

Тонкие плёнки аморфного углерода, содержащие связанный водород, (a-C:H) представляют собой материал, оптические, электрические и механические свойства которого можно варьировать в широких пределах в процессе их получения, что открывает большие возможности применения этих плёнок в различных устройствах, работающих в видимом и инфракрасном диапазонах.

ОАО «НИИ «Феррит-Домен» в течение ряда лет проводит исследования по созданию широкополосных радиопоглощающих материалов на основе плёнок аморфного гидрогенизированного углерода (a-C:H) с ферромагнитными наночастицами, нанесённых на гибкую подложку из высокомодульной арамидной ткани методом реактивного ионно-плазменного магнетронного напыления [1–5].

Введение в плёнку аморфного гидрогенизированного углерода (a-C:H) ферромагнитных наночастиц позволило расширить диапазон поглощения электромагнитного излучения в область сверхвысоких частот.

Внешний вид радиопоглощающего материала представлен на рис. 1.

В зависимости от химического состава и концентрации ферромагнитных наночастиц в плёнке аморфного гидрогенизированного углерода (a-C:H) значение величины комплексной диэлектрической проницаемости (ε*) колеблется от сотен до нескольких тысяч.

Такие плёнки позволяют создавать многослойные радиопоглощающие покрытия, поглощающие электромагнитное излучение как в широкой (от СВЧ до оптического диапазона), так и в узкой полосе частот (частотно-селективные покрытия).

На рис. 2 приведена частотная зависимость модуля коэффициента отражения (МКО) обратной электромагнитной волны в СВЧ-диапазоне экспериментального образца РПП геометрическими размерами 500×500 мм. Вес 1 м2 покрытия составляет 1,8 кг. 

РПП на основе наноструктурированных плёнок являются перспективным средством снижения радиолокационной заметности объектов военной техники (технология Stealth), эффективны при решении проблемы устранения естественных и искусственных помех при работе радиоэлектронных устройств. При современном развитии и эксплуатации радиотехнических СВЧ-систем (бытовая техника и аппаратура, сотовая телефония, компьютеры и т. д.) трудно переоценить возможность применения разработанных радиопоглощающих материалов для защиты человека от электромагнитного излучения.

Основными преимуществами РПП, разработанных ОАО «НИИ «Феррит-Домен», в сравнении с представленными на рынке традиционными материалами являются:

• широкий диапазон частот от 2 ГГц до 750 ТГц (СВЧ от 2 до 300 ГГц, оптический и инфракрасный), перекрываемый одним РПП с равномерно высоким уровнем поглощения не менее 12–15 дБ;

• малая приведенная удельная масса – не более 2,0 кг/м2;

• высокая механическая прочность и термостойкость (до +200 °С);

• устойчивость к климатическим воздействиям и агрессивным средам;

• технологичность изготовления РПП:

– экологически чистая и безотходная технология получения;

– низкие ресурсоёмкость и энергопотребление технологии получения;

• технологичность нанесения РПП на защищаемый объект.

РПП легко совместимы со сложными формами защищаемых объектов, а также могут быть использованы в качестве конструкционного материала.

Разработанные РПП прошли испытания в НТЦ кораблестроения ФГУП ЦНИИ им. Крылова, ФГНИИЦ РЭБ ОЭСЗ МО РФ, НИЦ РЭВ ВМФ 24 ЦНИИ МО РФ, ОАО «НИИ Приборостроения им. Тихомирова» и в Институте Общей Физики им. Прохорова РАН. Получены протоколы испытаний и заключения о перспективности и актуальности разрабатываемых материалов для военного и гражданского применений.

ОАО «НИИ «Феррит-Домен» располагает промышленным технологическим оборудованием: две установки ионно-плазменного магнетронного напыления конвейерного типа модели ZV-1200 фирмы Leybold Heraeus и современным измерительным оборудованием.

В настоящий момент Институт проводит подготовку линии опытного производства поглощающих материалов на тканевой основе в объёме до 1000 м2 в год.

ОАО «НИИ «Феррит-Домен»
Санкт-Петербург, ул. Цветочная, д. 25, корп. 3
Тел.: +7 (812) 676-29-39, +7 (911) 940-83-41 (моб.)
Факс: (812) 676-29-38
E-mail: niko@domen.ru, www.domen.ru

Партнеры