Радиопрозрачный полиэтиленпластик
Радиопрозрачные пластики — это композиционные материалы, которые обладают способностью пропускать радиоволны с минимальными потерями и искажениями. Они широко используются в различных областях, таких как аэрокосмическая промышленность, телекоммуникации, радиолокация, спутниковая связь и другие высокотехнологичные отрасли. Рассмотрим их основные характеристики.
Основные свойства радиопрозрачных пластиков
- Прозрачность для радиоволн:
- Радиопрозрачные пластики имеют низкий коэффициент поглощения электромагнитных волн в широком диапазоне частот (от сотен МГц до десятков ГГц).
- Это означает, что они не экранируют сигнал и не создают значительных помех при прохождении радиоволн через материал.
- Низкая диэлектрическая проницаемость (ε):
- Диэлектрическая проницаемость определяет, насколько сильно материал влияет на распространение электромагнитных волн. Для радиопрозрачных материалов она должна быть как можно ниже (обычно в пределах 2–4).
- Малый коэффициент потерь (tan δ):
- Коэффициент потерь характеризует, сколько энергии радиоволн преобразуется в тепло при прохождении через материал. Для радиопрозрачных пластиков он должен быть минимальным.
- Механическая прочность:
- Помимо радиотехнических характеристик, такие материалы должны обладать достаточной механической прочностью, чтобы выдерживать внешние нагрузки (например, ветровые или термические воздействия).
- Стойкость к внешним факторам:
- Материалы должны быть устойчивы к воздействию ультрафиолета, перепадов температур, влаги и других факторов окружающей среды.
- Легкий вес:
- Особенно важное свойство для применения в авиации и космической технике, изготовления радиопрозрачных колпаков, где масса конструкции играет ключевую роль.
Среди композитных материалов наиболее популярным и востребованным в настоящее время является стеклопластик. На нашем предприятии предпринята попытка и реализована технология изготовления матов на основе высокопрочных, высокомодульных волокон СВМПЭ и технология изготовления из них листовых композиционных материалов – полиэтиленпластиков. Представляет значительный интерес сравнить радиопрозрачные свойства и области применения стеклопластика и полиэтиленпластика. В таблицах ниже приводятся основные характеристики этих пластиков.
Сравнительные характеристики полиэтиленпластика и стеклопластика
| Характеристика | Полиэтиленпластик СВМПЭ | Стеклопластик |
|---|---|---|
| Диэлектрическая проницаемость | ~2.3 | 3.5–6.0 |
| Коэффициент потерь (tan δ) | <0,001 | 0.01–0.03 |
| Плотность | 0.93–0.97 г/см³ | 1.8–2.0 г/см³ |
| Термостойкость | До +120°C | До +150–200°C |
| УФ-устойчивость | Требует защиты | Высокая |
| Легкость формования | Легкое | Сложнее |
Сравнение механических характеристик армирующих волокон:
| Параметр | Стекловолокно | Волокно СВМПЭ |
|---|---|---|
| Прочность на растяжение | 3,1–3.8 ГПа | 3,6–4,5 ГПа |
| Модуль упругости | 70–80 ГПа | 100–120 ГПа |
| Ударная прочность | Хрупкие | Отличная |
| Плотность | ~2,5–2,7 г/см³ | ~0,97 г/см³ |
| Химическая стойкость | Умеренная | Высокая |
Относительное сравнение стоимости композитов на единицу веса
| Материал | Цена за кг ($/кг) | Относительная стоимость |
|---|---|---|
| Стекловолокно | $3–6 | Дешевый |
| СВМПЭ | $10–15 | Средний стоимости |
- Из таблиц видно, что по удельным характеристикам полиэтиленпластик значительно превосходит стеклопластик, уступая лишь по температурному диапазону эксплуатации в области высоких температур, по УФ-устойчивости и по стоимости. Полиэтиленпластик лучше подходит для высокочастотных приложений, где важны минимальные потери и низкая диэлектрическая проницаемость, а также для легких конструкций.
- Стеклопластики предпочтительны для низкочастотных приложений и случаев, когда требуется высокая термостойкость.
Из этого следует, что полиэтиленпластик займет свою нишу в области применения среди радиопрозрачных материалов.
Фото: Структура мата из сверхпрочных волокон СВМПЭ (слева) и образец листового полиэтиленпластика из волокон СВМПЭ. Связующее - эпоксидная смола.