Dünnschicht-Absorber

Abstract

 Es wird ein leicht herstellbarer Dünnschicht-Absorber mit guten elektrischen Eigenschaften vorgestellt, der sich aufgrund seiner geringen Schichtdicke und seiner ebenen Außenfläche hervorragend für die Beschichtung von stationären oder mobilen metallischen Objekten eignet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Dünnschicht-Absorber zur Tarnung metallischer Objekte gegen hochfrequente elektromagnetische Strahlung, bestehend aus wenigstens einer Schicht aus einem Kunststoff mit einer Dielektrizitätskonstanten e mit eingelagertem Kohlenstoffpulver.

[0002] Absorber sind in vielen verschiedenen Bauformen, wie z.B. als Raumabsorber, bekannt. Diese sind aus Kunststoffen, insbesondere Schaumstoffen gefertigt und weisen in den freien Raum ragende pyramidenförmige Absorberelemente auf. Zur Verkleidung von metallischen Objekten, die gegen einfallende Radarstrahlen getarnt werden sollen, sind solche Raumabsorber schon aufgrund ihrer räumlichen Ausdehnung als auch aufgrund ihrer geringen mechanischen Belastbarkeit ungeeignet.

[0003] Aus der DE-OS 19 16 326 ist ein Radar-Absorber bekannt geworden, der aus verschiedenen Schichten aus Kunststoff aufgebaut ist. Insbesondere ist vorgesehen, das Kunststoffmaterial der Schichten mit unterschiedlichen Mengen von Kohlenstoffpulver zu versehen, um eine stufenweise zunehmende oder abnehmende Wirkung in Bezug auf die Dämpfung oder Absorption von Radarstrahlung zu erzielen.

[0004] Es ist Aufgabe der Erfindung, einen schichtförmigen Absorber derart weiter zu entwickeln, daß eine gute Absorption bei hoher Bandbreite und auch bei flachem Einfallswinkel erzielt wird und gleichzeitig die Herstellbarkeit und die Anbringbarkeit auf dem zu tarnenden Objekt erheblich erleichtert wird.

[0005] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zum Objekt gewandte Seite der Schicht eine Vielzahl von pyramidenförmigen Erhebungen aufweist und daß der Zwischenraum zwischen dem Objekt und der Schicht mit einem Kunststoff mit einer Dielektrizitätskonstanten e_z gefüllt ist, wobei ∈_z < ∈ gilt.

[0006] Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den kennzeichnenden Teilen der Unter ansprüche zu entnehmen.

[0007] Die besonderen Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß ein leichter, breitbandiger Absorber für mobile und stationäre Objekte geschaffen wurde, der gute Absorptionswerte bei hoher Bandbreite und auch einen großen Einfallswinkelbereich aufweist, der oxidationsbeständig , erosionsfest, antistatisch und aufgrund seiner Elastizität anpaßbar ist, und der schließlich mit wenigen Herstellungsschritten herstellbar und sehr einfach auf das zu tarnende Objekt aufbringbar ist.

[0008] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

[0009] Die einzige Figur zeigt einen schematisch vereinfachten Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Dünnschicht-Absorber. Der Absorber ist über eine Trennschicht 5 mit einem metallischen Objekt verbunden. Die Gesamtdicke D beträgt insgesamt etwa 2-3 mm. Davon entfallen etwa 90 % auf die Höhe H der pyramidenförmigen Erhebungen 3. Die Höhe H entspricht dabei etwa einem Viertel der mittleren Betriebswellenlänge. Die Basisbreite L der pyramidenförmigen Erhebungen bemißt sich etwa zur Hälfte der mittleren Betriebswellenlänge. Um die Breitbandigkeit zu erhöhen, kann gemäß einer besonderen Ausführungsform die Höhe H und die Basisbreite L auch nach Maßgabe einer Verteilungsfunktion über die Gesamtfläche des Dünnschicht-Absorbers variiert werden. Die vom Objekt 1 abgewandte Seite des Absorbers ist im Ausführungsbeispiel ebenflächig gestaltet. Bei Bedarf ist auch eine Oberflächenstruktur denkbar.

[0010] Die Schicht 2 und die pyramidenförmigen Erhebungen werden in einem Arbeitsgang hergestellt. Sie bestehen aus einem elektrisch leitfähigen Polymer, wie beispielsweise thermoplastischem Polyurethan oder Polyamid. Die elektrische Leitfähigkeit der Schicht ergibt sich aus der Mischung eines Anteils von nichtleitfähigern Polymer mit einem Anteil von leitfähigem Polymer, wobei der Anteil des leitfähigen Polymers immer kleiner ist. Die Leitfähigkeit selbst wird durch einen Anteil von etwa 3 bis 6 % reinen Kohlenstoffes erzielt. Dieser Anteil ist im Vergleich zu konven tionellen Raumabsorbern, die etwa 30 % Kohlenstoffanteil aufweisen, sehr gering. Dies wird durch die besondere Art der Kohlenstoffverteilung in der Polymer-Matrix erreicht, welche durch die Extrusionsparameter eingestellt wird. Die Einstellung des gewünschten Wertes der komplexen Dielektrizitätskonstanten kann relativ einfach über die Kontrolle des Gleichstromwiderstandes des als Granulat vorliegenden Rohmaterials während des Herstellungsprozesses (Extrusion) vollzogen werden.

[0011] Der Zwischenraum 4 zwischen der Schicht 2 und dem metallischen Objekt 1 ist mit einem dem Material der Schicht 2 ähnlichen Kunststoff gefüllt. Die Dielektrizitätskonstante wird kleiner oder gleich derjenigen der Schicht 2 eingestellt . Zusätzlich können ferromagnetische oder dielektrische Füllstoffe eingebracht sein. Damit fällt der Wert der Dielektrizitätskonstanten e innerhalb der Strecke D bei Annäherung an das metallische Objekt 1, während die Permeabilität im gleichen Maße steigt. Hieraus ergibt sich, daß die Wirkung des Dünnschicht-Absorbers auf der Überlagerung mehrerer physikalischer Effekte (Interferenz, ohmsche Verluste und magnetische Relaxation) beruht.

[0012] Das Vergießen des Zwischenraumes 4 kann auf verschiedene Arten erfolgen. Zum einen gibt es die Möglichkeit, die Zwischenräume zwischen den pyramidenförmigen Erhebungen 3 mit einem oben beschriebenen Kunststoff zu füllen und dann das fertige plattenartige Produkt an der Trennschicht 5 mittels eines Klebers auf das Objekt 1 aufzubringen. Zum anderen kann zum Verguß des Zwischenraumes 4 gleich ein Klebstoff mit den vorgenannten Eigenschaften verwendet werden. Hieraus ergibt sich der fertigungstechnische Vorteil, daß der Dünnschicht-Absorber 2, 3 in einem Arbeitsgang vergossen und auf das metallische Objekt geklebt werden kann. Damit sinken auch die Gesamtkosten der Absorber-Beschichtung.

Ansprüche

1. Dünnschicht-Absorber zur Tarnung metallischer Objekte gegen hochfrequente elektromagnetische Strahlung, bestehend aus wenigstens einer Schicht aus einem Kunststoff mit einer Dielektrizitätskonstanten _E mit eingelagertem Kohlenstoffpulver, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die zum Objekt (1) gewandte Seite der Schicht (2) weist eine Vielzahl pyramidenförmiger Erhebungen (3) auf:

b) der Zwischenraum (4) zwischen dem Objekt (1) und der Schicht (2) ist mit einem Kunststoff mit einer Dielektrizitätskonstanten _EZ gefüllt, wobei ∈_z ≤ ∈ gilt.

2. Dünnschicht-Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Objekt (1) abgewandte Seite der Schicht (2) eine ebene Oberfläche aufweist.

3. Dünnschicht-Absorber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Polymer mit der Dielektrizitätskonstanten e besteht.

4. Dünnschicht-Absorber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Leitfähigkeit der Schicht (2) durch die Mischung eines nicht leitfähigen Kunststoffes mit einem geringeren Anteil eines leitfähigen Kunststoffes bestimmbar ist.

5. Dünnschicht-Absorber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Kunststoff der Schicht (2) einen Anteil von 3-6 % reinen Kohlenstoffes aufweist.

6. Dünnschicht-Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (4) mit einem Klebstoff als Vergußmasse gefüllt ist.

7. Dünnschicht-Absorber nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (4) mit reaktionsvernetztem Polyurethan als Vergußmasse gefüllt ist.

8. Dünnschicht-Absorber nach Anspruch 6 oder 7. dadurch gekennzeichnet. daß die Vergußmasse dielektrische oder ferromagnetische Füllstoffe enthält.

9. Dünnschicht-Absorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß pyramidenförmige Erhebungen (3) verschiedener Größe nach einer Verteilungsfunktion oder zufällig verteilt auf der Schicht (2) angeordnet sind.