Вплив морфології природніх графітів на екрануючі властивості композитних матеріалів

Abstract

Дослідження морфології зразків проводились методами оптичної та електронної мікроскопії. Поверхнева електропровідність визначена чотирьохзондовим методом вимірювання. Ефективність захисту від ЕМВ досліджена за рівнем затухання електромагнітної енергії за зразком в порівнянні з рівнем потужності відбитої електромагнітної хвилі перед зразком. Встановлена залежність поверхневої електропровідності та ефективності екранування від гранулометричного складу графіта в композитному матеріалі, його щільності та товщини. Експериментально доведено, що вуглець-графітові покриття з малою щільністю, що містять магнетит, є досить ефективними радіопоглинаючими матеріалами. Щільність покриття залежить від механічної його обробки, а також від полідисперсності графітового матеріалу. Ефективність екранування може бути збільшена за рахунок комбінування шарів покриття різної щільності. В роботі пропонується нова концепція приготування захисних покриттів від ЕМВ, а саме попередній селективний відбір графітового матеріалу з необхідною полідисперсністю та структурою частинок. Особливу увагу приділено отриманню нових композитних вуглець-графітових матеріалів для виготовлення екранів і поглиначів електромагнітного випромінювання. Вперше проведено аналіз радіопоглинаючих властивостей вуглець-графітових покриттів від гранулометричного та хімічного складу графіту. Багатофункціональні покриття, які призначені для захисту від електромагнітного випромінювання, можуть мати широкий діапазон застосувань: в військовій та медичній практиці, захисному спеціалізованому одязі, для екранування обладнання, приміщень тощо.

Исследования морфологии образцов проводились методами оптической и электронной микроскопии. Поверхностная электропроводность определена четырехзондовым методом измерения. Эффективность защиты от электромагнитного излучения исследована по уровню затухания электромагнитной энергии через образец в сравнении с уровнем мощности отраженной электромагнитной волны перед образцом. Установлена зависимость поверхностной электропроводности и эффективности экранирования от гранулометрического состава графита в композитном материале, а также его плотности и толщины. Экспериментально доведено, малоплотные углерод-графитовые покрытия, содержащие магнетит, являются достаточно эффективными радиопоглощающими материалами. Плотность покрытия зависит от механической его обработки, а также от полидисперсности графитового материала. Эфективность экранирования может быть увеличена за счет комбинирования слоев покрытия разной плотности. В работе предлагается новая концепция подготовки защитных покрытий от ЭМВ, а именно предварительный селективный отбор графитового материала с необходимой полидисперсностью и структурой частиц. Особое внимание уделено получению новых композитных углерод-графитовых материалов для изготовления экранов и поглотителей электромагнитного излучения. Впервые проведен анализ радиопоглощающих свойств углерод-графитовых покрытий от гранулометрического и химического состава графита. Многофункциональные композитные покрытия для защиты от электромагнитного излучения могут иметь широкий диапазон применений: в военной и медицинской практике, защитной специализированной одежде, для экранирования оборудования, помещений и тому подобное.

Optimization of composition for a composite material based on graphite was done in order to increase the effectiveness of electromagnetic shielding. Morphological studies were carried out by optical and electron microscopy. Surface conductivity was determined by a four-probe measurement method. The effectiveness of electromagnetic shielding was studied by the level of attenuation of electromagnetic energy through the sample and the power level of the reflected electromagnetic wave in front of the sample. The dependence of surface conductivity and the efficiency of electromagnetic shielding on the particle size distribution of graphite in a composite material, as well as its density and thickness, has been established. It was experimentally approved that low-density carbon-graphite coatings containing magnetite were sufficiently effective for electromagnetic shielding. The density of the coating depends on their mechanical processing, as well as on the polydispersity of the graphite material. Shielding efficiency can be enhanced by combining layers of different density. A new concept for the manufacture of protective coatings for electromagnetic shielding was proposed taking in the account characteristics of graphite material such as polydispersity and particle structure. Particular attention was paid to the production of new carbon-graphite composites for the manufacture of screens and absorbers of electromagnetic radiation. The radio-absorbing properties of carbon-graphite coatings with different granulometric and chemical composition were analyzed for the first time. Multifunctional composite coatings for electromagnetic shielding can have a wide range of applications such as following: in the military and medical practice, specialized protective clothing, in screens for shielding equipment, rooms, and others.