Технология Stealth за счет гексаферрита бария и ультрамелкого медного порошка в краске.
С 2008 года проводятся интенсивные исследования широкого спектра добавок в самых разных комбинациях с целью разработки красок, которые придают металлическому носителю радиопоглощающее камуфляжное покрытие. В 2022 году был опубликован очень интересный тест с использованием комбинации гексаферрита бария и ультрадисперсного медного порошка, который на треть поглощал лучи радара. В 2023 году внезапно было продано в четыре раза больше ультрадисперсного медного порошка, чем в предыдущем году.
Техника
Полимерные композиционные материалы нашли свое применение во всех сферах нашей жизни благодаря небольшому весу и простоте обработки, а также необычному сочетанию свойств. Настолько, что эти материалы можно найти в космосе, авиации и даже оборонной промышленности. В этом контексте обсуждалось использование полимерных композитов для радиопоглощения. Радар — это система обнаружения объектов, которая использует электромагнитные волны для определения такой информации, как расстояние, высота, направление или скорость объектов. Эта система может обнаруживать как движущиеся объекты, такие как самолеты, корабли и автомобили, так и стационарные объекты, такие как земля. Информацию о погодных явлениях можно получить и с помощью радиолокатора. Эта технология, которая произвела революцию в воздушной и морской войне, является одним из наиболее важных технологических достижений Второй мировой войны. Фактически, термин РАДАР был придуман ВМС США в 1940 году как аббревиатура от RAdio, Detection and Ranging. Позже он приобрел значение не только для военного и полицейского применения, но и для маневрирования и обнаружения полетов, сбора метеорологических данных.
Если посмотреть на то, как работает радар, то все кажется довольно простым: посылается сигнал, он отражается от объекта, и этот отраженный сигнал затем улавливается каким-то приемником. Это основано на том же принципе, что и эхо звука на стене. Однако в качестве сигнала в радиолокационной системе не используется звук, а используются микроволны. Сила отражения и преломления этих волн зависит от свойств и поверхности материала, из которого посылается сигнал. Если сигнал радара попадает на идеально ровную поверхность, сигнал отражается в одном направлении. Когда он попадает на неровную поверхность, он отражается в нескольких направлениях, при этом лишь очень небольшая часть исходного сигнала отправляется обратно в приемник. Другой способ уменьшить отраженный сигнал — это поглощение сигнала материалом, через который он проходит. Известные нам радиопоглощающие материалы имеют механизм, который улавливает входящие радиолокационные сигналы внутри и предотвращает их отражение. Самые старые формы этих материалов использовались немцами во время Второй мировой войны.
Для изготовления радиопоглощающих композиционных покрытий использовались гексаферрит бария и ультрадисперсный порошок меди. Порошки гексаферрита бария были синтезированы золь-гель методом и использованы в качестве исходного материала для процесса синтеза. После процесса синтеза готовили смеси добавлением к полиуретановой смоле в разных количествах гексаферрита бария и ультрадисперсного порошка меди (для определения концентрационной зависимости). Путем нанесения этих смесей на поверхности стеклянных и металлических подложек были получены покрытия толщиной 3 мм. Затем их сушили на воздухе при комнатной температуре.
Глядя на морфологию гексаферрита бария, можно увидеть, что он имеет пластинчатые частицы с гладкими краями, а средний размер частиц составляет около 5 мкм. Медь представляет собой относительно крупные частицы размером 7-10 мкм.
Значение радиопоглощения образца, содержащего 5 % гексаферрита бария и 10 % медного порошка, поглотило максимум 11,38 %, тогда как значение поглощения образца с большим количеством меди увеличилось и превысило 12 %. Максимальное значение теоретически может составлять более 80% поглощения.
Что касается механизма действия меди, то медь не поглощает электромагнитные волны. Механизм радиопоглощения в меди несколько отличается от механизма радиопоглощения в гексаферрите бария. Когда электромагнитная волна попадает на медную поверхность, электрическое поле заставляет носители заряда (электроны) производить переменный ток. Когда электромагнитные волны достигают поверхности меди, свободные электроны колеблются в изменяющемся электрическом и магнитном поле, создавая электрический ток. Генерируемый переменный ток создает переменное магнитное поле внутри и вокруг проводника. При этом создается электромагнитная противодействующая сила, которая заставляет носители заряда оставаться на поверхности проводника. Это означает, что их электромагнитные волны поглощаются электронами в металле или распространяются обратно в том же направлении. В то же время часть электромагнитной энергии теряется в виде тепла.
Анализ этих результатов показывает, что покрытия, армированные порошком феррита бария и меди, имеют более высокие значения магнитного насыщения, чем одиночные слои. По мере увеличения количества гексаферрита бария и меди значение радиолокационного поглощения увеличивается. Таким образом, добавление гексаферрита бария и меди привело к хорошему синергизму с точки зрения увеличения мощности поглощения. Такая синергия обусловлена тем, что добавки по отдельности придают композиту свои магнитные и электрические свойства. Таким образом, механизм каждой добавки активировался и эффективность радиопоглощения увеличивалась по-разному.
Рынок медных порошков
Медный порошок все чаще производится в России, Канаде и Чили. В Канаде и Чили в основном производят биологический, почти круглый порошок, который находит свое применение и в фармацевтике. В России медный порошок производится почти исключительно для технологических целей.
После (теплой) войны, которую Россия начала против Украины в 2022 году, рынок изменился во многих сферах мировой торговли. Западные банки лишь изредка принимают переводы, поступающие от продажи российских товаров. Тысячи российских компаний реструктуризировались, демонтировали свои предприятия в России и перестроили их в соседних странах, просто перевезли свои машины или даже открыли заново за границей. В результате сегодня мы видим производителей медного порошка вдоль границы с Россией от Эстонии до Казахстана.
Поскольку большинство производителей ультрадисперсных металлических порошков являются нашими клиентами, мы имеем достаточно хорошие возможности для мониторинга рынка ультрадисперсных медных порошков. Мы все чаще наблюдаем продажи в больших количествах. В 2018 году мы оценили объем мировой торговли примерно в 20 тонн. Только в 2023 году мы увидим, как более 60 тонн перейдут из рук в руки. Это означает, что текущий годовой объем торговли может составлять около 100 тонн.
Поскольку потребность в медном порошке в других областях применения за последние пять лет не возросла в такой же степени, мы предполагаем появление нового игрока – военных. Хорошо известными областями применения медного порошка являются: электроника, полупроводники, антибактериальные покрытия, 3D-печать, фармацевтика, производители красок. Для военных возможности применения будут практически безграничны. Все, от спутников до авианосцев, может быть невидимо для современных радаров. Это тактическое преимущество может стоить мировым военным миллиарды долларов. Мы продолжим следить за рынком и сообщать результаты.
ISE AG – апрель 2024 г.
