nghiên cứu hoàn thiện công nghệ chế tạo vật liệu hấp thụ sóng radar dải tần x và s

SỞ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ~~~~~~~~~o0o~~~~~~~~~ TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP THỤ SÓNG RADAR DẢI TẦN X VÀ S CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI : T.S NGUYỄN VĂN DÁN T/p Hồ Chí Minh 7 – 2007 SỞ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ~~~~~~~~~o0o~~~~~~~~~ TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP THỤ SÓNG RADAR DẢI TẦN X VÀ S Cơ quan chủ quản : Sở Khoa Học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh Cơ quan chủ trì : Trung Tâm Nghiên Cứu Vật Liệu Polyme Trường Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Cơ quan phối hợp : Bộ Tư Lện Hải Quân_Bộ Quốc Phòng TTCGCNM – trực thuộc TTNĐ Việt – Nga Chủ trì đề tài : TS.Nguyễn Văn Dán : B/m Kim loại & hợp kim_Khoa CNVL_ ĐHBK_TP.HCM Thành viên : TS Hoàng Đình Chiến : B/m Viễn Thông ĐHBK_TPHCM TS. Nguyễn Đắc Thành : TT Polyme ĐHBK_ TP.HCM TS. Đại tá Huỳnh Quang : TTNĐVN Đại tá Lương Việt Hùng : Lữ trưởng 171 ThS. Trung tá Trần Văn Hả : TTCGCNM ThS. Thượng tá Bùi Nam Từ : TTCGCNM KS. Bùi Duy San : Sơn Hải Quân Tham gia : ThS. Nguyên Dương Thế Nhân : ĐHBK_TP.HCM LỜI CẢM ƠN Đề tài hoàn thành trên cơ sở sự quan tâm và giúp đỡ về tài chính và quản lý của Sở KHCN .TPHCM Nhân dòp này chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các cơ quan, đơn vò đã hợp tác và giúp đỡ cho đề tài : 1. Sở KHCN.TPHCM. 2. Bộ Tư Lệnh Hải Quân_BQP. 3. TTCGCNM_TTNĐ Việt Nga. 4.Lữ đoàn 171_ Hải Quân_BQP. 5.Viện Siêu Cao Tần_TTKHKTQS_BQP. 6. Bộ môn Viễn Thông_ĐHBK_TPHCM. 7. TTNCVL Polymer ĐHBK_TPHCM. 8. Các bộ môn và trung tâm thuộc khoa CNVL_ĐHBK_TPHCM. CÁC SẢN PHẨM KHOA HỌC CUẢ ĐỀ TÀI 1- Báo cáo tổng kết đề tài 2- Luận án tốt nghiệp của sinh viên: Trần Minh Tâm “ Nghiên cứu vật liệu hấp thụ RADAR trên cơ sở cao su neoprene” TP HCM 2006. 3- Luận án cao học : Nguyễn Đình Trung “ ảnh hưởng của hàm lượng bột hấp thụ và hàm lượng cao su neoprene đến độ hấp thụ và cơ tính của vải hấp thụ RADAR”. TP HCM 2006. 4- Báo cáo khoa học nhân kỷ niệm 50 năm thành lập Trường ĐHBK Hà Nội . Nguyễn Văn Dán – Hoàng đình Chiến. “ Sự phản xạ và chống phản xạ sóng điện từ “. HN 10/2006. I MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 PHẦN I TỔNG QUAN VỀ SÓNG ĐIỆN TỪ VÀ VẬT LIỆU HẤP THỤ RADAR. CHƯƠNG 1 11 SÓNG ĐIỆN TỪ 1.1 KHÁI NIỆM VỀ SÓNG ĐIỆN TỪ 11 1.2 CẤU TẠO VÙNG NĂNG LƯNG ĐIỆN TỬ CỦA CHẤT RẮN 13 1.3 TƯƠNG TÁC CUẢ SÓNG ĐIỆN TỪ VỚI VẬT RẮN 16 1 4 THIÉT KẾ TỔNG THỂ CÁC HỆ VẬT LIỆU HẤP THỤ VÀ CHỐNG PHẢN XẠ SÓNG ĐIỆN TỪ. 39 CHƯƠNG 2 41 RADAR VÀ VẬT LIỆU HẤP THỤ SÓNG RADAR 2.1 RADAR 41 2.1.1 Nguyên lý hoạt động của các loại radar. 41 2.1.2 Một số hệ thống radar 45 2.2 PHÁT HIỆN MỤC TIÊU BẰNG RADAR 46 2.2.1 Phương trình radar _ khoảng cách cực đại phát hiện mục tiêu 46 2.2.2 Đo độ hấp thụ sóng radar của vật liệu 50 2.3 VẬT LIỆU HẤP THỤ RADAR 56 II 2.3.1 Nguy trang radar 56 2.3.2 Các hiệu ứng chống phản xạ RADAR 59 2.3.3 Các hiệu ứng hấp thụ radar 60 2.3.4 Hàm phản xạ radar của vật liệu 66 PHẦN II 73 THỰC NGHIỆM CHƯƠNG 3 74 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP THỤ SÓNG RADAR VỚI MÀU SẮC NG TRANG KHÁC NHAU 3.1 THIẾT KẾ TỔNG THỂ 74 3.1.1 Yêu cầu đối với vật liệu ngụy trang RADAR màu sắc khác nhau 74 3.1.2 Thiết kế tổng thể các hệ vật liệu ngụy trang hấp thụ và chống phản xạ sóng RADAR màu sắc khác nhau 77 3.2 CHẾ TẠO MẪU 80 3.2.1 Nguyên vật liệu ban đầu 80 3.2.2 Chế tạo sơn keo hấp thụ. 89 3.2.3 Chế tạo hạt hấp thụ 95 3.2.4Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ RADAR màu sắc khác nhau 97 3.2.4.1 – RAMs vải ngụy trang màu sắc khác nhau 97 3.2.4.2 - RAMs lớp phủ trên kim loại màu sắc khác nhau. 108 3.2.4.3 – RAMs kết cấu ngụy trang màu sắc khác nhau. 116 III 3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 123 3.3.1 Khảo sát độ bền màu của các RAMs 123 3.3.2 Đo độ hấp thụ, phản xạ và suy hao RADAR của RAMs. 124 3.3.3 Các phương pháp thử cơ tính. 125 3.3.4 Phương pháp thử ảnh hưởng của môi trường đến cơ tính và độ hấp thụ radar 125 3.4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.4.1 Khảo sát sự bền màu của lớp phủ ng trang. 127 3.4.2 nh hưởng của hàm lượng hạt hấp thụ và lớp phủ ng trang đến độ hấp thụ RADAR của RAMs 133 3.4.3 Cơ tính của RAMs 138 3.4.4 nh hưởng của thời tiết, bức xạ mặt trời và môi trường nước biển đến cơ tính và độ hấp thụ của RAMs. 140 3.5 KẾT LUẬN 143 CHƯƠNG 4 145 THỬ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG 4.1- PHƯƠNG ÁN THỬ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG 145 4.2 – MẪU THỬ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG 146 4.3-PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 147 4.4- KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 148 4.4.1- Độ bền màu 148 4.4.2 Độ hấp thụ của RAMs sau khi thử hiện trường 150 4.4.3- Cơ tính của RAMs sau khi thử hiện trường. 151 4.5 – KẾT LUẬN VỀ THỬ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG 153 IV CHƯƠNG 5 154 HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO RAMs NGỤY TRANG 5.1- HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO RAMs KẾT CẤU NGỤY TRANG 154 5.1.1 – Mục đích yêu cầu 154 5.1.2- Giải pháp hoàn thiện 154 5.1.2.1- n đònh nguồn nguyên vật liệu ban đầu 156 5.1.2.2- Hoàn thiện công nghệ chế tạo RAMs kết cấu 159 5.2 HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO RAMs NGỤY TRANG TRÊN KIM LOẠI 5.2.1 – Mục đích yêu cầu 164 5.2.2 - Giải pháp hoàn thiện 164 5.2.2.1 - n đònh nguồn nguyên vật liệu ban đầu 165 5.2.2.2- Hoàn thiện công nghệ chế tạo RAMs ng trang phủ trên kim loại 165 5.3- ĐO CÁC TÍNH CHẤT SAU KHI HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ 169 5.4- KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 169 5.4.1- Độ hấp thụ của các RAMs 169 5.4.2- Cơ tính của RAMs 170 5.5- KẾT LUẬN 172 V PHẦN III 174 KẾT LUẬN A- Những kết luận về nghiên cứu vật liệu ng trang RADAR 175 1- Về bản chất của sự ng trang RADAR. 175 2- Về nghiên cứu chế tạo vật liệu ng trang RADAR. 175 B- Những đề xuất và kiến nghò 177 TÀI LIỆU THAM KHẢO 178 PHỤ LỤC 181 1 MỞ ĐẦU 1- Tình hình nghiên cứu vật liệu hấp thụ RADAR ở nước ngoài. Vấn đề nghiên cứu vật liệu hấp thụ RADAR ( RAMs )nhận được sự quan tâm lớn trong lónh vực khoa học kỹ thuật quân sự thế giới và ở VN. Sự dò tìm và phát hiện các mục tiêu bằng RADAR là kỹ thuật quan trọng nhất . Nó cho phép phát hiện mục tiêu từ những khoảng cách xa hàng trăm kilomét với dộ chính xác cao. Vấn đề “tàng hình “ các mục tiêu trước sự dò tìm của RADAR trở nên đặc biệt quan trọng .Trong chiến tranh công nghệ cao các mục tiêu sẽ bò tiêu diệt ngay từ trận đầu nếu chúng không được ngụy trang . Vì thế những loại vật liệu ngụy trang nói chung và vật liệu ngụy trang RADAR nói riêng được ưu tiên nghiên cứu triển khai .Những loại vật liệâu ngụy trang này được phủ lên trang thiết bò quân sự ( máy bay, tàu chiến , xe tăng…) hoặc dưới dạng vật liệu mềm che phủ lên mục tiêu ( các loại vải, tấm phủ ngụy trang, kết cấu che phủ…) . Vật liệu ngụy trang nói chung và RAMs nói riêng được nghiên cứu phát triển trên cơ sở lý thuyết tương tác của sóng điện từ ( SĐT )với vật rắn. Tuy nhiên những vấn đề cụ thể về cả lý thuyết và công nghệ chế tạo đều được công bố rất hạn chế trên các tạp chí và patent quốc tế . Tất cả các patent công bố có thể có được bằng các con đường khác nhau đều không áp dụng được tại VN hoặc không đạt được các tính năng kỹ thuật cho ngụy trang . Cơ sở lý thuyết hấp thụ SĐT ( HTSĐT ) dựa trên tổn thất điện từ do trở kháng của vật liệu. Điều này về nguyên lý hoàn toàn đúng tuy nhiên có lẽ còn quá chung chung . [...]... đích : nghiên cứu chế tạo các hỗn hợp bột hấp thụ và vật liệu hấp thụ RADAR - Đề tài cấp s KHCN TP HCM 2004- 2005 Nghiên cứu và triển khai ứng dụng một s hệ vật liệu hấp thụ s ng điện từ trên một s dải tần RADAR , tia X và tia γ ” đã nghiệm thu đạt loại xuất s c [6] Đề tài này đã được tiến hành và đạt một s kết quả quan trọng như sau : + Nghiên cứu và chế tạo một s loại vật liệu hấp thụ radar. .. Nghiên cứu bản chất tương tác và các hiệu ứng hấp thụ s ng điện từ nói chung và s ng radar nói riêng của vật liệu Nghiên cứu này cho phép hiểu về bản chất s hấp thụ và có thể thiết kế 4 tổng thể một loại vật liệu hấp thụ RADAR nói riêng và hấp thụ S T nói chung - Đề tài cấp bộ giáo dục đào tạo 2000 – 2001 “ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ s ng RADAR – vật liệu ng trang “đã nghiệm thu đạt loại xuất s c... hấp thụ s ng điện từ trên một s dải tần radar, tia X và tia γ ” theo hợp đồng s 50/HĐ – SKHCN diễn ra vào ngày 7/06/2005 tại TTCGCNM s 3 đường 3-2 TP HCM, đề tài cần bước hoàn thiện s n phẩm trước khi triển khai dự án P như hoàn thiện về công nghệ chế tạo RAMs, về màu s c ng trang….Đó chính là lý do tiếp tục nghiên cứu đề tài Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ chế tạo vật liệu hấp thụ s ng radar dải. .. dải tần X và S Những nghiên cứu hoàn thiện công nghệ và màu s c ngụy trang được tiến hành trên cơ s phiếu yêu cầu về tính chất và s ng trang của Bộ Tư Lệnh Hải Quân 7 Những vấn đề cần được nghiên cứu bổ sung để hoàn thiện các nghiên cứu về màu s c ngụy trang và công nghệ chế tạo RAMs bao gồm: - Nghiên cứu chế tạo các loại vật liệu s n phủ hấp thụ có mầu s c khác nhau Trong đề tài trước các RAMs mới... hai dải X (10 GHz) và S ( 3GHz ) có độ hấp thụ từ 94-96% • Vải hấp thụ trên cơ s vải bạt và s n hấp thụ cao su • Lớp phủ hấp thụ trên kim loại trên cơ s s n hấp thụ Epoxy • RAMs dạng tháp trên cơ s mút x p và s n hấp thụ cao su + Kết hợp cùng Bộ Tư Lệnh Hải Quân tiến hành thử nghiệm hiện trường trên biển Vũng Tàu (4/2005 ) trên đồng thời hai dải s ng X và S cho các mẫu phủ hấp thụ do đề tài chế tạo. .. Fe, Al, Ni và các loại vật liệu từ khác nhau Độ hấp thụ radar dải X, S, C vào khoảng – 15 DB RAMs cho dải X dày 2 mm, nặng 3 kg/m2 RAMs hấp thụ đồng thời hai dải X- S, dày 6 mm, nặng 14kg/ m2 RAMs hấp thụ đồng thời hai dải X- S- C-Ku có dạng hình chóp, dày 35 mm, nặng 25kg/ m2 Hàn Quốc chế tạo các RAM dưới dạng tấm, past, block và ngói trên cơ s cao su, polyme dẫn điện và các tác nhân hấp thụ điện từ... liệu hấp thụ RADAR (RAMs) là phù hợp với cách đánh truyền thống của chúng ta Tuy nhiên để nghiên cứu vật liệu hấp thụ RADAR trong điều kiện ít thông tin là rất khó khăn buộc chúng tôi phải đi từ những nghiên cứu đònh hướng về lý thuyết hấp thụ và chống phản x S T của vật liệu sau đó mới nghiên cứu công nghệ chế tạo chúng Có một s câu hỏi và khó khăn khi triển khai nghiên cứu vật liệu HTSĐT được đặt... cơ s vật liệu hấp thụ RADAR và đồng thời cũng là vật liệu hấp thụ tia X và tia gama đã chế tạo thành công phòng cách ly điện từ và phòng chống bức x tia X Kết quả đã được triển khai thành công vào việc chế tạo phòng chụp tia X tại phòng khám đa khoa Hoa sen s 22 Lê Thánh Tôn ( Nhật Bản ) và tủ hút chống phóng x của khoa Y học hạt nhân, bệnh viện 175, BQP.Một s hình ảnh triển khai lắp đặt và kiểm... truyền qua (IT/I0), độ hấp thụ (IA/I0) và độ phản x (IR/I0), tức là những tỷ phần của bức x tới được truyền qua, phản x và hấp thụ bởi vật liệu 1.3.1 Phản x s ng điện từ 1- S phản x s ng điện từ ( bản chất của s phản x ) Một chùm s ng điện từ đập vào bề mặt vật rắn bao giờ cũng phản x lại với quy luật hình học : góc tới bằng góc phản x 5 It ϕ 4 1 IR Hình 1- 5 : S phản x s ng điện từ Cường độ... Các tấm panel hấp thụ radar, các tấm lợp kho tàng, các loại lớp phủ trên bến bãi, công trình quân s cũng như các phòng không phản x s ng điện từ đã được chế tạo cho các công trình quân s và dân s Độ hấp thụ dải X, S, C và Ku cũng vào khoảng – 15 DB Theo thông báo chào hàng của công ty CONY Electronic Co LTD Hàn Quốc, họ có các RAMs hấp thụ dải X dày 1,2mm trong khi đó của Mỹ là 2,5mm và của Nhật là . về công nghệ chế tạo RAMs, về màu s c ng trang….Đó chính là lý do tiếp tục nghiên cứu đề tài Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ chế tạo vật liệu hấp thụ s ng radar dải tần X và S . Những nghiên. bột hấp thụ và vật liệu hấp thụ RADAR. - Đề tài cấp s KHCN TP HCM 2004- 2005 Nghiên cứu và triển khai ứng dụng một s hệ vật liệu hấp thụ s ng điện từ trên một s dải tần RADAR , tia X và. NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP THỤ S NG RADAR DẢI TẦN X VÀ S Cơ quan chủ quản : S Khoa Học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh Cơ quan chủ trì : Trung Tâm Nghiên Cứu