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液体多孔質電波吸収材料及び吸収体

国内特許コード P03A001197
掲載日 2003年8月28日
出願番号 特願平11-063580
公開番号 特開2000-261181
登録番号 特許第3023787号
出願日 平成11年3月10日(1999.3.10)
公開日 平成12年9月22日(2000.9.22)
登録日 平成12年1月21日(2000.1.21)
発明者
  • 北川 勝志
出願人
  • 防衛装備庁長官
発明の名称 液体多孔質電波吸収材料及び吸収体
発明の概要 【課題】 従来の電波吸収材のカーボン、フェライトは、複素誘電率、複素透磁率、複素電気伝導率の電磁パラメータの値は非常に限られた値しかなく、その最適設計に限度があり、また液体そのものを電波吸収材として用いる方法は、製造の困難さ、曲面加工の困難さ、液漏れ等の不具合を生じていた。
【解決手段】 液体を多孔質媒質に含浸あるいは吸着により封じ込め、液体の固体化を図り、各種の多孔質媒質、各種の液体、及び、各種の電解質の組み合わせにより、多種多様の電磁特性を有した電波吸収材料10が提供でき、これを緩衝材又は封止材11で包み込み母材12中に分散、包含させて電波吸収体とする。この多種多様な電波吸収材料を用いれば高性能電波吸収体の最適設計が可能となり、また、製造も容易となり、低コスト化が図れる。
従来技術、競合技術の概要


図6に電波吸収体に使用される構成材の内訳を示す。電波吸収体の構成材として、大きく、母材(保持材、バインダー、マトリックス)、強化材又は保護材、反射材(シールド材)、充填材、整合材、及び、電波吸収材に分類出来る。この中でどのようなタイプの電波吸収体にも必ず使用される構成材は、母材及び電波吸収材である。母材は図6に示すように、各種の材料が用意されており、大概の場合、図6に示された材料で用が足りる。しかしながら、電波吸収体のもっとも重要な構成材である、電波吸収材(電波損失材)としては、現在の所、カーボンとフェライトの2種類の固体材料が使用されているにすぎない。図6にあるITO(酸化インジウムスズ)は透明電極に多く使用され、厚みが厚いと反射材に成るため、電波吸収体用としては厚さが数10nm程度の極超薄膜で使用され、可視光を透過する電波吸収体等の特殊な用途でしか開発されておらず、現状の電波吸収材の殆ど全てはカーボンとフェライトが使用されていると言っても過言では無い。
カーボンはグラファイト、カーボンブラック、アモルファスカーボン等と呼び方は変化するが、所詮炭素原子の集合体と考えて差し支えなく、複素誘電率等の電磁特性値の大幅な変化は期待できない。一方、フェライトは化学式でMO・Feで表され、Mには通常Zn,Cd,Fe,Ni,Cu,Co,Mg等が入る。Mに各種の金属原子が入ると言っても、材料にかなりの制限を受け、しかも重たくかつ高周波まで電波吸収性能が伸びない。
また、電波吸収材として、気体は使用できない。それは、密度が低く、電波吸収量を大きくするには、非常な長距離を必要とするため、電波吸収体の厚みは、どんな種類の気体を用いても、数百mを越えると考えられるからである。
一方、液体を電波吸収材として使用する事は十分考えられる。液体は固体と同程度の密度を持ち、その種類も豊富にあり、しかも電波領域に緩和あるいは共鳴吸収帯を持っている液体も多いからである。液体を電波吸収材として使用するには、図7に示すように、液体をポリカーボネイト、ナイロン等の高分子カプセル内に封入するとか、あるいは、図8の如く液体を何等かの板で挟めば良い。しかしながら、直径数mm以下の高分子カプセル内に液体を満たす事は製造上困難をともない、高価となり、十分な強度を持たせることも難しい。また、板に液体を挟み込む方法も、十分な強度を持たせたり、液層の厚さを一定にするには、板の厚みが必要であり、かなり特殊な用途に限られ、又、液漏れを防ぐ事はなかなか大変である。しかも、航空機等の高速で運動する物体には、液体の慣性力が邪魔になり、航空機等の運動性能を阻害する恐れもある。また、図9のように内部がハニカム構造をした2枚の板の中の個々の小さなハニカムセルに液体を封じ込める事も容易に思い付くが、製造が困難であり、かつ、液漏れ等を完全に防ぐには、その製造に相当の難しさを伴う。また、平板以外の曲面を持つハニカム構造の電波吸収体の製作はさらに困難である。

産業上の利用分野


本発明は、電波(周波数3THz以下の電磁波)を吸収する液体含浸(又は吸着)電波吸収材料及びそれを用いた電波吸収体に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
多孔質媒質に液体を含浸あるいは吸着させ、その含浸あるいは吸着させた液体により、電磁波を吸収することを特徴とする液体多孔質電波吸収材料。

【請求項2】
多孔質媒質に液体を含浸あるいは吸着させ、その含浸あるいは吸着させた液体並びに当該多孔質媒質により、電磁波を吸収することを特徴とする液体多孔質電波吸収材料。

【請求項3】
前記多孔質媒質が、シリカゲル、ケイ藻土、ケイ酸、ケイ酸塩、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、活性ケイ酸マグネシウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸アルミニウム、多孔質ガラス、多孔質石英、シリカ、酸化ケイ素、沸石、ゼオライト、モレキュラーシーブ、分子ふるい、セラミック、陶磁器、耐火レンガ、セメント、発泡コンクリート、ALC、軽量コンクリート、多孔性ガラス、活性炭、グラファイト、カーボンブラック、アモルファスカーボン、活性アルミナ、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、生石灰、活性マグネシヤ、酸化マグネシウム、マグネシア、酸化チタン、酸化カルシウム、ライム、炭酸マグネシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、水酸化カルシウム、消石灰、リン酸塩、多孔性リン酸アルミニウム、リン酸アルミニウム、リン酸カルシウム、多孔性リン酸カルシウム等の無機媒質で構成されている請求項1又は2記載の液体多孔質電波吸収材料。

【請求項4】
前記多孔質媒質が、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、発泡スチロール、ポリ塩化ビニール、ポリウレタン、発泡ポリイミド、ポーラスポリマビーズ、セルロース、純水精製用フィルタ、イオン交換樹脂等の高分子媒質で構成されている請求項1又は2記載の液体多孔質電波吸収材料。

【請求項5】
前記多孔質媒質が、フェライト系焼結媒質である請求項1又は2記載の液体多孔質電波吸収材料。

【請求項6】
前記多孔質媒質が、線状、円柱状、短冊状、直方体状を含む粒子状多孔質媒質で、その最大長さが0.1μm~20mmの大きさである請求項3,4又は5記載の液体多孔質電波吸収材料。

【請求項7】
前記多孔質媒質が、同一材質の一様な板状多孔質媒質で、その厚さが20μm~200mmである請求項3,4又は5記載の液体多孔質電波吸収材料。

【請求項8】
前記液体が、単一化学組成の有極性液体(常温常圧で静的複素比誘電率の実数部が10以上の液体を言う。以下同じ。)、単一化学組成の無極性液体(常温常圧で静的複素比誘電率の実数部が10未満の液体を言う。以下同じ。)と有極性液体とを均一に混合した混合液体、あるいは、化学的に種類の異なる2種以上の有極性液体を均一に混合した混合液体の内、いずれか一つ以上の液体を均一に混合した混合液体である請求項1又は2記載の液体多孔質電波吸収材料。

【請求項9】
前記液体が、単一化学組成で、電気伝導性液体(低周波における複素電気伝導率の実数部が10-3(1/Ωm)以上の液体を言う。以下同じ)、あるいは化学的に種類の異なる2種以上の電気伝導性液体を均一に混合した混合液体である請求項1又は2記載の液体多孔質電波吸収材料。

【請求項10】
前記液体が、単一化学組成の有極性液体、単一化学組成の無極性液体と有極性液体とを均一に混合した混合液体、あるいは、化学的に種類の異なる2種以上の有極性液体を均一に混合した混合液体の内、いずれか一つ以上の液体を均一に混合した混合液体に、単一化学組成の電気伝導性液体、あるいは化学的に種類の異なる2種以上の電気伝導性液体を均一に混合した混合液体を均一に混合した混合液体である請求項1又は2記載の液体多孔質電波吸収材料。

【請求項11】
前記液体が、単一化学組成の有極性液体、単一化学組成の無極性液体と有極性液体とを均一に混合した混合液体、あるいは、化学的に種類の異なる2種以上の有極性液体を均一に混合した混合液体の内、いずれか一つ以上の液体を均一に混合した混合液体に、単一化学組成の電気伝導性液体、あるいは化学的に種類の異なる2種以上の電気伝導性液体を均一に混合した混合液体を均一に混合した混合液体に、化学的に種類の異なる1種以上の電解質を溶解させ、電気伝導性液体としたものである請求項1又は2記載の液体多孔質電波吸収材料。

【請求項12】
前記液体が、単一化学組成の無極性液体、あるいは、化学的に種類の異なる2種以上の無極性液体を均一に混合した混合液体に、化学的に種類の異なる1種以上の電解質を溶解させ、電気伝導性液体としたものである請求項1又は2記載の液体多孔質電波吸収材料。

【請求項13】
前記有極性液体が、水、過酸化水素、フッ化水素、シアン化水素等の無機化合物である請求項8記載の液体多孔質電波吸収材料。

【請求項14】
前記有極性液体が、アセチルアセトン、アセトアルデヒド、アセトニトリル、アセトフェノン、アセトン、イソブチロニトリル、エタノール、エチレングリコール、ギ酸、グリセリン、クロロアセトン、O-クロロニトロベンゼン、硝酸メチル、トリフルオロ酢酸、ニトロベンゼン、ニトロメタン、ピリジン、1-ブタノール、2-ブタノール、フルフラール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-2-プロパンジオール、1-3-プロパンジオール、ベンゾニトリル、ホルムアミド、無水酢酸、メタノール、ラクトニトリル等の有機化合物である請求項8記載の液体多孔質電波吸収材料。

【請求項15】
前記無極性液体が、硫酸、硝酸等の無機化合物である請求項8,10又は12記載の液体多孔質電波吸収材料。

【請求項16】
前記無極性液体が、アニリン、クロロベンゼン、酢酸、ジエチルエーテル、1-4ジオキサン、シクロヘキサン、トルエン、フレオン、プロピレン、ベンゼン、メチルアミン等の有機化合物である請求項8,10又は12記載の液体多孔質電波吸収材料。

【請求項17】
前記電気伝導性液体が、硫酸、硝酸、リン酸である請求項9記載の液体多孔質電波吸収材料。

【請求項18】
前記電解質として、硝酸銀、塩化バリウム、臭化バリウム、臭化カルシウム、塩化カルシウム、硫酸カルシウム、硝酸カルシウム、メタケイ酸カルシウム、臭化カドミウム、塩化カドミウム、硫酸カドミウム、硝酸カドミウム、塩化セレン、塩化銅、硫酸銅、硝酸銅、フッ化カリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、水酸化カリウム、硫酸カリウム、硝酸カリウム、ヘキサシアノ鉄酸カリウム、塩化ランタン、フッ化リチウム、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、水酸化リチウム、硝酸リチウム、水素化リチウム、塩化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム、硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、メタケイ酸マグネシウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、水酸化ナトリウム、硫化ナトリウム、硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、塩化ニッケル、硫酸ニッケル、硝酸ニッケル、リン酸、硫化亜鉛等の無機質固体電解質を用いる請求項11又は12記載の液体多孔質電波吸収材料。

【請求項19】
前記電解質として、ギ酸カリウム、ギ酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、トリフロロ酢酸、ピクリン酸等の有機質固体電解質を用いる請求項11又は12記載の液体多孔質電波吸収材料。

【請求項20】
前記電解質として、臭化水素、シアン化水素、塩化水素、フッ化水素、ヨウ化水素、アンモニア、硫化水素、二酸化硫黄等の無機質気体電解質を用いる請求項11又は12記載の液体多孔質電波吸収材料。

【請求項21】
前記液体を含浸あるいは吸着させた前記多孔質媒質を、低密度ポリエチレン、塩化ビニリデン、アクリルニトリルの共重合体、ポリアクリロニトリルを主成分とする高分子、ポリカーボネイト、ナイロン、ポリウレタン、ポリエチレン、テレフタレートから選ばれた少なくとも1種から成る緩衝材でくるんだ請求項6又は7記載の液体多孔質電波吸収材料。

【請求項22】
前記液体を含浸あるいは吸着させた前記多孔質媒質を、ガラス、あるいはシリカから選ばれた少なくとも1種から成る封止材でくるんだ請求項6又は7記載の液体多孔質電波吸収材料。

【請求項23】
線状、円柱状、短冊状、直方体状を含み、最大長さが0.1μm~20mmの大きさの同一種類の粒子状多孔質媒質に、同一種類の液体を、含浸量あるいは吸着量を変化させて含浸又は吸着させてなる2種以上の密度の異なる電波吸収材料を、順次密度が変化するように設けたことを特徴とする傾斜型電波吸収体。

【請求項24】
線状、円柱状、短冊状、直方体状を含み、最大長さが0.1μm~20mmの大きさの同一種類の粒子状多孔質媒質に、密度が増すに従い複素誘電率、複素電気伝導率の内どれか1種以上の物理量が増加する、異なる液体を含浸あるいは吸着させてなる2種以上の密度の異なる電波吸収材料を、順次密度が変化するように設けたことを特徴とする傾斜型電波吸収体。

【請求項25】
線状、円柱状、短冊状、直方体状を含み、最大長さが0.1μm~20mmの大きさの密度の異なる種類の粒子状多孔質媒質に、同一種類の液体を含浸あるいは吸着させてなり、密度が増すに従い複素誘電率、複素電気伝導率の内どれか1種以上の物理量が増加する、2種以上の密度の異なる電波吸収材料を順次密度が変化するように設けたことを特徴とする傾斜型電波吸収体。

【請求項26】
線状、円柱状、短冊状、直方体状を含み、最大長さが0.1μm~20mmの大きさの密度の異なる種類の粒子状多孔質媒質に、異なる種類の液体を各々含浸あるいは吸着させてなり、密度が増すに従い複素誘電率、複素電気伝導率の内どれか1種以上の物理量が増加する、2種以上の密度の異なる電波吸収材料を順次密度が変化するように設けたことを特徴とする傾斜型電波吸収体。

【請求項27】
厚さが20μm~200mmで同一材質で一様に形成された同一種類の板状多孔質媒質に、同一種類の液体を、含浸量あるいは吸着量を変化させて含浸又は吸着させてなる2枚以上の電波吸収材料を張り合わせたことを特徴とする傾斜型電波吸収体。

【請求項28】
厚さが20μm~200mmで同一材質で一様に形成された同一種類の板状多孔質媒質に、異なる種類の液体を含浸あるいは吸着させてなる2枚以上の電波吸収材料を張り合わせたことを特徴とする傾斜型電波吸収体。

【請求項29】
厚さが20μm~200mmで同一材質で一様に形成された異なる種類の板状多孔質媒質に、同一種類の液体を含浸あるいは吸着させてなる2枚以上の電波吸収材料を張り合わせたことを特徴とする傾斜型電波吸収体。

【請求項30】
厚さが20μm~200mmで同一材質で一様に形成された異なる種類の板状多孔質媒質に、異なる種類の液体を各々含浸あるいは吸着させてなる2枚以上の電波吸収材料を張り合わせたことを特徴とする傾斜型電波吸収体。

【請求項31】
線状、円柱状、短冊状、直方体状を含み、最大長さが0.1μm~20mmの大きさの同一種類の粒子状多孔質媒質に、電磁波の緩和型吸収帯域あるいは共鳴型吸収帯域の異なる化学的に均一な2種以上の液体を、各々含浸あるいは吸着させたことを特徴とする広帯域分散吸収型電波吸収体。

【請求項32】
線状、円柱状、短冊状、直方体状を含み、最大長さが0.1μm~20mmの大きさで異なる種類の粒子状多孔質媒質に、電磁波の緩和型吸収帯域あるいは共鳴型吸収帯域の異なる化学的に均一な液体を、各々含浸あるいは吸着させたことを特徴とする広帯域分散吸収型電波吸収体。

【請求項33】
線状、円柱状、短冊状、直方体状を含み、最大長さが0.1μm~20mmの大きさの同一種類の粒子状多孔質媒質に、電磁波の緩和型吸収帯域あるいは共鳴型吸収帯域の異なる2種以上の液体を均一に混合した混合液体を、含浸あるいは吸着させたことを特徴とする広帯域分散吸収型電波吸収体。

【請求項34】
線状、円柱状、短冊状、直方体状を含み、最大長さが0.1μm~20mmの大きさで異なる種類の粒子状多孔質媒質に、電磁波の緩和型吸収帯域あるいは共鳴型吸収帯域の異なる2種以上の液体を均一に混合した混合液体を、含浸あるいは吸着させたことを特徴とする広帯域分散吸収型電波吸収体。

【請求項35】
厚さが20μm~200mmで同一材質で一様に形成された同一種類の板状多孔質媒質に、電磁波の緩和型吸収帯域あるいは共鳴型吸収帯域の異なる化学的に均一な2種以上の液体を、各々含浸あるいは吸着させてなる電波吸収材料を2枚以上張り合わせたことを特徴とする広帯域分散吸収型電波吸収体。

【請求項36】
厚さが20μm~200mmで同一材質で一様に形成された異なる種類の板状多孔質媒質に、電磁波の緩和型吸収帯域あるいは共鳴型吸収帯域の異なる化学的に均一な2種以上の液体を、各々含浸あるいは吸着させてなる電波吸収材料を2枚以上張り合わせたことを特徴とする広帯域分散吸収型電波吸収体。

【請求項37】
厚さが20μm~200mmで同一材質で一様に形成された同一種類の板状多孔質媒質に、電磁波の緩和型吸収帯域あるいは共鳴型吸収帯域の異なる2種以上の液体を均一に混合した混合液体を、含浸あるいは吸着させたことを特徴とする広帯域分散吸収型電波吸収体。

【請求項38】
厚さが20μm~200mmで同一材質で一様に形成された異なる種類の板状多孔質媒質に、電磁波の緩和型吸収帯域あるいは共鳴型吸収帯域の異なる2種以上の液体を均一に混合した混合液体を、含浸あるいは吸着させてなる電波吸収材料を2枚以上張り合わせたことを特徴とする広帯域分散吸収型電波吸収体。

【請求項39】
線状、円柱状、短冊状、直方体状を含み、最大長さが0.1μm~20mmの大きさの粒子状多孔質媒質に、少なくとも有極性液体、電気伝導性液体のいずれかを含む液体を含浸あるいは吸着させてなる電波吸収材料にカーボン粒子あるいはフェライト粒子を混合したことを特徴とする電波吸収体。
国際特許分類(IPC)
Fターム
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出願権利状態 登録
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