电磁能适应材料制造技术

本发明专利技术公开了一种电磁能适应材料，该材料可吸收电磁能，该材料包括至少一种液体与至少一种表面活性剂的混合物。液体可以是偶极分子液体，并可以通过气体加压。此外还公开了泡沫形式的电磁能适应材料用于覆盖物体以防止其被电磁能探测设备如雷达设备探测的用途。最后还提出了一种使由电磁能探测设备对物体的探测最小化或改变的方法，该方法包括通过至少部分地用泡沫形式的电磁能适应材料涂敷这种物体或与这种物体分隔的区域的步骤。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电磁能适应材料。更具体地，本专利技术涉及电磁能适应材料，该材料能够吸收或改变电磁能的反射或发射，从而使得由该材料覆盖的物体能够显得与其真实情况不同。
技术介绍
电磁波吸收剂是设计用于展示在波反射，波传输和波吸收之间平衡或影响入射到它之上的电磁波的材料。电磁波和介质之间的相互作用完全由复变介电常数和磁导率描述。在非磁性介质的情况下，完全由复变介电常数描述材料，从而描述反射、传输和吸收系数。有效率的或有效的电磁波吸收剂是最小化表面反射和同时具有足够吸收能力使能降低传输的辐射的吸收剂。主要目的是设计用于隐藏物体的遮掩材料确定的更小或不同外观代替物体外观。在设计电磁波吸收剂中，人们尝试采用提供损失(loss)机理的控制和由此提供支配外来反射大小的参数的控制的物质。有时其它物理性能可在影响电磁辐射吸收或改变的能力中起作用。热导率和发射率是可以用来进一步改变覆盖物体外观的两个参数。在现有技术中，微波反射率的控制已经由材料堆密度和用于引入损失的添加剂体积浓度的同时控制展示。在现有技术范围内用于引入损失的物质典型地是展示耗阻损失的物质。在此添加剂的足够体积分率下，达到在欧姆粒子之间的受控粒子间接触，它在整个介质本体中产生宏观传导性。在宏观传导性和密度之间的适当平衡产生可在宽谱带，典型地2-18GHz内表现优异吸收性能的材料。但这是整个微波频率谱带的相当窄部分。有效的带宽是采用耗阻损失机理的结果，其中耗阻损失产生双曲线频率依赖性的损耗系数。因此，在低频率下，损失较大使得产生表面反射性能的劣化，而在高频率下，损失较小使得材料的吸收性不足以抑制外来电磁波的高传输和随后的反射。典型地，已经使用碳粉或碳的发泡形式或电阻片，并且从它们构造的结构在微波频率谱带中在1-20GHz之间产生了优异的吸收性能。一般情况下，显示特定欧姆电导率水平的电均匀材料仅可在窄频率谱带内产生良好的反射损失。具有不同阻抗的材料的结合可用于覆盖此谱带的宽部分。示例性厚成形型材也用于产生谱带行为，特别在MHz频率下。然而，自然界提供另一种类型的损失机理介电松驰。介电松驰不是欧姆过程，而是基于如下事实在调制电磁场存在下，具有偶极矩的小分子旋转。理论上，该过程由“德拜松驰过程”描述。介电松驰在微波吸收中使用的最通常例子是微波干燥及微波加热和烹调，在世界上几乎每个家庭中进行。分子的大小和它的偶极矩支配与场发生最大相互作用的地域，从而支配微波能吸收的频率跨度和它变成热加热的转变。各种物理限制与材料中介电损耗的表现相关。首先，为使旋转发生，分子必须自由以旋转。这限制材料必须为液体或气体。分子的大小与此相关，即大小(惯性效应)要求分子具有低惯性使得它能够在相中由电磁辐射旋转到一定程度。基于它们的熔点或沸点，这样的小分子典型地是气体和液体。气体典型地太稀薄而不能具有作为微波吸收剂的任何用途，而且在任何情况下难以限制。液体，尽管它们为冷凝相，典型地太密集而不能用作微波吸收剂。然而，大多数物质显示一定程度的介电松驰，吸收可能不如其它物质有效。尽管人们努力使微波吸收中达到的效果相似于用于微波加热或烹调的效果，应当认识到尽管许多物质如食品材料吸收微波能量，但没有食品材料或任何天然物质本身由人类设计用于有效地或最大地吸收微波能量。相当一段时间已经知道的是，以气溶胶或细液滴形式排列的水可衰减微波辐射，而不会象水在它的密集状态那样产生高初始反射。由于它易受重力和风的影响，它的密度不能较宽地控制而且必须连续产生，雨最通常不是稳定的结构。本专利技术的目的是提供一种新型的电磁能适应材料。
技术实现思路
根据本专利技术的可吸收电磁能的电磁能适应材料包括至少一种液体与至少一种表面活性剂的混合物。液体可以是偶极分子液体。偶极分子液体可以是水。偶极分子液体可以是二醇。混合物可以是已经通过气体加压。混合物可以是已经由机械措施发泡。气体可以是可乳化的气体。至少一种表面活性剂可以是离子型的。至少一些表面活性剂可以是离子型的和非离子型的。至少一种表面活性剂可以是非离子型的。混合物可以包括至少部分地中和离子型表面活性剂的碱试剂。混合物可以包括可溶性聚合物。混合物可以包括任意分子量的可原位交联的单体。混合物可以包括可溶性染料。混合物可以包括可水分散的染料。混合物可以包括可水分散的颜料。混合物可以包括粘度改进剂。可乳化的气体可以包括短链烷烃。烷烃可以是丁烷。烷烃可以是丙烷。混合物可以包括至少一种湿润剂。所述材料可以是泡沫材料。所述材料可以是凝胶。所述材料可以适于改变电磁能的反射或发射。此外本专利技术还提供所述的泡沫形式的电磁能适应材料用于覆盖物体以防止其被电磁能探测设备如雷达设备探测的用途。电磁能适应材料可以为泡沫的形式，用于覆盖物体以防止其由热探测设备探测。电磁能适应材料可以以泡沫的形式使用，用于覆盖物体以防止其由激光探测设备探测。本专利技术还提供一种使由电磁能探测设备对物体的探测最小化或改变的方法，该方法包括通过至少部分地用所述的泡沫形式的电磁能适应材料涂敷这种物体的步骤。本专利技术还提供一种使由电磁能探测设备对物体的探测最小化或改变的方法，该方法包括通过至少部分地用所述的泡沫形式的电磁能适应材料涂敷与这种物体分隔的区域的步骤。该方法可用于伪装用于军事目的的物体。水是小偶极分子，它表现出基于介电松驰机理的损失。可以包括二醇类的其它小偶极分子，或甚至在一般配方中代替水。发泡剂定义为在从受压容器释放之后引起介质膨胀的材料，受压容器允许发泡剂进行从可乳化液体到气体的转变。合适的发泡剂示例为丁烷和丙烷或其混合物。表面活性剂稳定液体/气体混合物使得重力和表面张力最小化，使得泡沫能够保持它的结构较长时间而没有倒塌。湿润剂(如多元醇、甘露糖醇、山梨醇、甘油和木糖醇)也用于延长水基泡沫的寿命，因为它们能降低蒸发。泡沫的结构由称为“泡沫浓缩物”的连续液体相和称为“气体相”的不连续气体相组成。泡沫源也是泡沫自身最终功能和目的的不可缺少部分。例如，如果泡沫采用丙烷作为发泡剂，则液化丙烷和泡沫浓缩物的混合物是泡沫的根源，即它的前体。因此，由于所有预期的最终使用方案会应用于大气压条件，母体材料仅可通过它的容器存在。附图说明现在通过参考附图的实施例描述本专利技术。在附图中图1如文献Hasted，“含水电介质”，57页，图2.8，Chapman and Hall，1973中公开的复合材料的数据；图2一种泡沫的介电常数；图3图2中的相同泡沫，但与水溶性油墨溶液混合；图4图2中的相同溶液，但与甲醇混合；图5-11根据本专利技术的各种样品的介电常数；图12由图2中的泡沫覆盖的金属板的反射率损失；图13由空气发泡泡沫覆盖的金属板的反射率损失；图14由泡沫处理的角形反射器的94GHz反射率损失；图15由泡沫处理的金属板的94GHz反射率损失；和图16由炭黑染色的泡沫的UV-可见光-近红外反射率。具体实施例方式尽管它不是唯一的选择，但水是显示介电松驰的小偶极分子的优异选择。水的介电性能已经完全被表征。在其液体形式，水已知为微波能量的良好反射器。图1中的复合材料数据(57页，图2.8，Hasted，“含水电介质”，Chapmanand Hall，1973)指示水是高达1000GHz频率的微波能量的良好反射器。使用的符号表示如下ε’＝介电常数的真实部分ε”＝介电常本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可吸收电磁能的电磁能适应材料，该材料包括至少一种液体与至少一种表面活性剂的混合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SA屈尔，
申请(专利权)人：SA屈尔，
类型：发明
国别省市：ZA[南非]