Сымсыз байланыстың, радиолокациялық жүйелердің, спутниктік технологияның, автономды көліктердің және аэроғарыштық электрониканың қарқынды дамуы озық радиожиілік мөлдір материалдарға сұранысты айтарлықтай арттырды.

Заманауи антенна жүйелері сигналдың тамаша тұтастығын, құрылымдық тұрақтылығын және қоршаған ортаға төзімділігін сақтай отырып, барған сайын жоғары жиілікте жұмыс істеуі керек. Инженерлер механикалық өнімділікті төмендетпестен ең аз электромагниттік кедергілерді қамтамасыз ете алатын материалдарды үнемі іздейді.

Бүгінгі таңда қол жетімді әртүрлі құрылымдық көбік өзектерінің арасында PMI көбігі (полиметакрилимид көбік) RF және антенна қолданбалары үшін ең көп қолданылатын материалдардың біріне айналды. Төмен диэлектрлік өтімділігі, төмен диэлектрлік шығыны, жеңіл құрылымы және ерекше механикалық қасиеттері арқасында PMI көбігі радомдар, спутниктік антенналар, фазалық жиым радар жүйелері және басқа да жоғары жиілікті байланыс құрылымдары үшін жиі таңдалады.

Бұл мақалада неліктен PMI көбігі РЖ-мөлдір сэндвич құрылымдары үшін таңдаулы шешімге айналғаны және оның инженерлерге электромагниттік және құрылымдық өнімділік талаптарына жетуге қалай көмектесетіні түсіндіріледі.

РЖ және антеннаға қойылатын талаптарды түсіну

Кәдімгі құрылымдық композиттерден айырмашылығы, РЖ компоненттері бір уақытта екі түрлі талапты қанағаттандыруы керек:

1. Механикалық өнімділік

2. Электромагниттік мөлдірлік

Материал керемет беріктік пен қаттылыққа ие болуы мүмкін, бірақ ол электромагниттік толқынның берілуіне теріс әсер ететін болса, антенна жүйелері үшін әлі де жарамсыз болуы мүмкін.

Осы себепті антенна мен радиоэлектронды құрастырушылар материалдың қасиеттерін мұқият бағалайды, мысалы:

· Диэлектрлік тұрақты (Dk)

· Диэлектрлік шығын тангенсі (Df)

· Ылғалды сіңіру

· Термиялық тұрақтылық

· Өлшем тұрақтылығы

· Тығыздығы

· Қысу күші

· Кесу күші

Жиіліктер микротолқынды және миллиметрлік толқындар диапазондарына ауысқанда, тіпті материал қасиеттеріндегі шағын ауытқулар жүйенің жұмысына айтарлықтай әсер етуі мүмкін.

PMI көбік дегеніміз не?

PMI көбік , Полиметакрилимид көбік сөзінің қысқартылған түрі, жоғары өнімді сэндвич композиттік құрылымдар үшін арнайы әзірленген қатты жабық жасушалы құрылымдық көбік.

Материал бастапқыда аэроғарыштық қолданбалар үшін енгізілді, мұнда инженерлер талап етілетін жағдайларда жоғары беріктік пен өлшемдік тұрақтылықты сақтауға қабілетті ультра жеңіл негізгі материалды қажет етеді.

Бүгінгі таңда PMI көбігі келесі жағдайларда қолданылады:

· Аэроғарыштық құрылымдар

· Радомдар

· Спутниктік байланыс жүйелері

· UAV компоненттері

· Мотоспорт композиттері

· Медициналық жабдықтар

· Жоғары өнімді өнеркәсіптік композиттер

Оның бірегей жасушалық құрылымы төмен тығыздықты тамаша механикалық қасиеттермен біріктіреді, бұл оны қол жетімді ең озық құрылымдық көбік өзектерінің біріне айналдырады.

Неліктен PMI көбігі РЖ қолданбалары үшін өте қолайлы?

Төмен диэлектрлік тұрақты

PMI көбікінің ең маңызды сипаттамаларының бірі оның төмен диэлектрлік өтімділігі болып табылады.

Диэлектрлік өтімділік материалдың ол арқылы өтетін электромагниттік толқындарға қаншалықты әсер ететінін өлшейді.

Ауаға жақын диэлектрлік тұрақты материалдар радиотолқындардың минималды бұрмалануымен өтуіне мүмкіндік береді.

Типтік PMI көбігі шамамен келесі шамада болатын диэлектрлік тұрақтыны көрсетеді:

· 1,05 - 1,20

тығыздығы мен жиілігіне байланысты.

Артықшылықтары мыналарды қамтиды:

· Сигналдың бұрмалануын азайтады

· Жақсартылған беріліс тиімділігі

· Жақсырақ антенна өнімділігі

· Жетілдірілген радар дәлдігі

· Төменгі фазалық ығысу

Жоғары жиілікті жүйелерді жобалайтын инженерлер үшін сигналдың сенімділігін сақтау өте маңызды, бұл төмен диэлектрлік материалдарды өте қажет етеді.

Төмен диэлектрлік шығын

Диэлектрлік өтімділікке қосымша, диэлектрлік жоғалту тангенсі бірдей маңызды.

Диэлектрлік жоғалту толқындар материал арқылы өтетін кезде қанша электромагниттік энергияның жылуға айналатынын көрсетеді.

PMI көбігі әдетте өте төмен диэлектрлік шығынды көрсетеді, бұл көбірек энергияның жоспарланған жерге жетуіне мүмкіндік береді.

Артықшылықтары мыналарды қамтиды:

· Сигналдың жоғары тиімділігі

· Ұзағырақ беріліс диапазоны

· Қуат шығынын азайту

· Жақсартылған байланыс сенімділігі

Бұл артықшылықтар микротолқынды және миллиметрлік толқын жиіліктерінде жұмыс істейтін қолданбаларда маңыздырақ бола түсуде.

Ерекше күш-салмақ қатынасы

Заманауи аэроғарыштық және коммуникациялық жүйелер беріктікке нұқсан келтірмейтін жеңіл құрылымдарды талап етеді.

PMI көбігі мыналарды қамтамасыз етеді:

· Өте төмен тығыздық

· Жоғары қысу беріктігі

· Тамаша кесу күші

· Керемет қаттылық пен салмақ арақатынасы

Құрама терілермен біріктірілген кезде, мысалы:

· Көміртекті талшық

· Шыны талшық

· Кварц талшығы

· Арамид талшығы

PMI көбік салмағы жеңіл бола отырып, айтарлықтай жүктемелерді көтере алатын жоғары тиімді сэндвич құрылымдарын құрайды.

Бұл комбинация әсіресе әрбір килограмм маңызды болып табылатын әуедегі және ғарыштық жүйелерде өте маңызды.

Жоғары өлшемдік тұрақтылық

Антеннаның геометриясын сақтау сигналды дәл беру және қабылдау үшін өте маңызды.

Тіпті шамалы деформациялар теріс әсер етуі мүмкін:

· Сәуле дәлдігі

· Сигнал сапасы

· Радар өнімділігі

· Байланыс сенімділігі

PMI көбігі мыналарға байланысты тамаша өлшемдік тұрақтылықты ұсынады:

· Жоғары модуль

· Төмен сусымалы

· Төмен термиялық кеңею

Бұл сипаттамалар өнімнің қызмет ету циклі бойына құрылымдық дәлдікті сақтауға көмектеседі.

Тамаша термиялық төзімділік

Көптеген RF жүйелері қатал қоршаған орта жағдайында жұмыс істейді.

Қолданбаларда мыналар болуы мүмкін:

· Күн радиациясының жоғары болуы

· Температураның шектен тыс ауытқуы

· Биік таулы жағдайлар

· Аэроғарыштық орталар

PMI көбігі тамаша термиялық тұрақтылықты көрсетеді және көптеген қарапайым көбік өзектерімен салыстырғанда жоғары өңдеу және қызмет көрсету температураларына төтеп бере алады.

Бұл күрделі жұмыс жағдайында тұрақты өнімділікке мүмкіндік береді.

Radome қолданбаларындағы PMI көбік

Радом дегеніміз не?

Радом - электромагниттік толқындардың минималды кедергімен өтуіне мүмкіндік беретін радиолокациялық немесе антенна жабдығын қоршап тұратын қорғаныс корпусы.

'radome' сөзі келесіден шыққан:

Радар + Күмбез

Радомдар екі маңызды функцияны орындайды:

1. Қоршаған ортаны қорғау

2. РЖ мөлдірлігі

Нашар жобаланған радом антеннаның өнімділігін айтарлықтай төмендетуі мүмкін.

Неліктен PMI көбігі радомдарда қолданылады?

Radome дизайнерлері мыналарды ұсынатын материалдарды талап етеді:

· Төмен диэлектрлік тұрақты

· Төмен диэлектрлік шығын

· Жоғары қаттылық

· Жеңіл құрылыс

· Ұзақ мерзімді төзімділік

PMI көбік осы талаптардың барлығын бір уақытта қанағаттандырады.

Әдеттегі аэроғарыштық радом құрылысы мыналарды қамтиды:

Кварц талшықты тері + PMI көбік өзегі + кварц талшығы тері

Бұл сэндвич құрылымы мыналарды біріктіреді:

· РЖ мөлдірлігі

· Құрылымдық тұтастық

· Соққыға төзімділік

· Қоршаған ортаны қорғау

Нәтижесінде PMI көбігі әскери, коммерциялық және ауа райы радар жүйелерінде кеңінен қолданылады.

Спутниктік байланыс жүйелеріне арналған PMI көбігі

Спутниктік байланыс антенналары өте дәл геометрияны қажет етеді.

Тіпті кішігірім өлшемдік ауытқулар мыналарды тудыруы мүмкін:

· Сигналдың нашарлауы

· Азайған пайда

· Коммуникациялық қателер

PMI көбігі мыналарды қамтамасыз етеді:

· Жеңіл тірек құрылымдар

· Өте жақсы өлшемдік дәлдік

· Термиялық тұрақтылық

· Төмен диэлектрлік кедергі

Қолданбаларға мыналар кіреді:

· Жерүсті станциясының антенналары

· Спутниктік антенналар

· Аэроғарыштық байланыс жүйелері

· Ғарыштық антенна құрылымдары

Салмақты азайту аэроғарыштық техникада басты мақсат болғандықтан, PMI көбікінің төмен тығыздығы айтарлықтай артықшылық береді.

Фазалық жиым радар жүйелеріндегі PMI көбік

Фазалық жиым антенналары қазіргі уақытта қолданылатын ең озық радиожиілік жүйелерінің бірі болып табылады.

Олар кеңінен қолданылады:

· Әскери радар

· Аэроғарыштық бақылау

· Әуе қозғалысын басқару

· Ауа райын бақылау

· Жетілдірілген коммуникациялар

Бұл жүйелер сигналдың дәл уақыты мен фазалық қатынастарына сүйенеді.

Нашар диэлектрлік қасиеттері бар материалдар фазалық қателерді енгізіп, жалпы өнімділікті төмендетуі мүмкін.

PMI көбігі тұрақты, аз шығынды диэлектрлік ортаны қамтамасыз ету арқылы осы мәселелерді азайтуға көмектеседі.

5G және келесі буын телекоммуникацияларына арналған PMI көбік

5G желілерін және болашақ коммуникациялық технологияларды шығару жетілдірілген РЖ материалдарына сұранысты арттырады.

Жоғары жиіліктер мыналарды көрсететін материалдарды талап етеді:

· Сигналдың минималды әлсіреуі

· Тұрақты диэлектрлік әрекет

· Қоршаған ортаға ұзақ мерзімді төзімділік

PMI көбігі келесілер үшін көбірек қарастырылады:

· Антенналық қоршаулар

· Коммуникациялық корпустар

· Микротолқынды тарату жүйелері

· Жоғары жиілікті сымсыз инфрақұрылым

Оның РЖ мөлдірлігі мен құрылымдық өнімділігінің үйлесімі оны келесі буын байланыс платформалары үшін өте қолайлы етеді.

РЖ қолданбаларына арналған PMI көбік пен ПВХ көбік

Көптеген инженерлер композиттік негізгі материалдарды бағалау кезінде PMI көбігін ПВХ көбікімен салыстырады.

Меншік	PMI көбік	ПВХ көбік
Диэлектрлік өнімділік	Өте жақсы	Орташа
Сигнал жоғалту	Өте төмен	Жоғарырақ
Температураға төзімділік	Өте жақсы	Орташа
Құрылымдық өнімділік	Өте жақсы	Жақсы
Аэроғарыштық пайдалану	Кең	Шектеулі
Radome қолданбалары	Жалпы	Шектеулі

ПВХ көбігі жалпы композиттер үшін үнемді болып қала бергенімен, PMI көбігі жиі радиожиілік өнімділігі маңызды болған кезде таңдалады.

PMI көбік пен PET көбік

ПЭТ көбігі қайта өңдеуге және қол жетімді бағаға байланысты танымал болды.

Дегенмен, RF қолданбалары жиі диэлектрлік және механикалық өнімділікті жоғары талап етеді.

PET көбікімен салыстырғанда, PMI көбігі әдетте мыналарды қамтамасыз етеді:

· Жоғары температураға жақсырақ төзімділік

· Жоғары қаттылық

· Үлкен өлшемдік тұрақтылық

· Жақсартылған аэроғарыштық жарамдылық

Талап етілетін антенна және радом жобалары үшін бұл артықшылықтар жоғары материалдық шығындарды негіздей алады.

PMI көбікімен үйлесімді өндірістік процестер

PMI көбігін әртүрлі композиттік өндіріс процестеріне біріктіруге болады, соның ішінде:

Вакуумдық инфузия

Үлкен композиттік құрылымдар үшін кеңінен қолданылады.

Артықшылықтары мыналарды қамтиды:

· Құрал-сайманға кететін шығындардың төмендеуі

· Шайырдың тұрақты таралуы

· Жоғары сапалы ламинат

Шайырды беру қалыптау (RTM)

Жоғары көлемді өндіріс үшін қолайлы.

Артықшылықтары мыналарды қамтиды:

· Өте жақсы қайталану мүмкіндігі

· Қысқартылған цикл уақыттары

· Жақсы бет сапасы

Prepreg автоклавты өңдеу

Аэроғарыштық қолданбаларда жиі кездеседі.

Қамтамасыз етеді:

· Ламинаттың максималды сапасы

· Жоғары талшықты біріктіру

· Жоғары құрылымдық өнімділік

CNC өңдеу

PMI көбікті жетілдірілген РЖ құрылымдары үшін қажетті күрделі пішіндерге дәл өңдеуге болады.

Бұл мүмкіндік теңшелген антенна мен радиоқабылдағыш конструкцияларын қолдайды.

PMI көбігін таңдағанда дизайнды қарастыру

Инженерлер көбік сыныбын таңдамас бұрын бірнеше факторларды бағалауы керек:

Жұмыс жиілігі

Жоғары жиіліктер әдетте диэлектрлік қасиеттерді қатаң бақылауды талап етеді.

Механикалық жүктемелер

Сығылу және ығысу жүктемелері тығыздықты таңдауға әсер етеді.

Қоршаған орта жағдайлары

Температура мен ылғалдылықтың әсерін ескеру қажет.

Өндірістік процесс

Әртүрлі процестер нақты тығыздық деңгейлеріне қолайлы болуы мүмкін.

Салмаққа қойылатын талаптар

Аэроғарыштық және UAV қолданбалары көбінесе салмақты азайтуға басымдық береді.

Сәйкес PMI көбік тығыздығын таңдау РЖ өнімділігі мен құрылымдық мүмкіндік арасындағы оңтайлы тепе-теңдікті қамтамасыз етеді.

РФ композиттік материалдарының болашақ тенденциялары

Коммуникациялық технологиялар алға жылжыған сайын, РЖ-мөлдір композиттік материалдарға сұраныс өсе береді.

Жаңа қосымшаларға мыналар жатады:

· 6G байланыс жүйелері

· Автономды көлік радары

· Жетілдірілген аэроғарыштық электроника

· Спутниктік интернет желілері

· Ғарыштық зерттеулер жүйелері

PMI көбігі диэлектрлік және механикалық қасиеттердің бірегей комбинациясы арқасында осы секторларда негізгі материал болып қалады деп күтілуде.

Қорытынды

PMI көбігі өзін РЖ-мөлдір сэндвич құрылымдары үшін ең тиімді негізгі материалдардың бірі ретінде көрсетті. Оның төмен диэлектрлік өтімділігі, төмен диэлектрлік шығыны, жеңіл конструкциясы, термиялық тұрақтылығы және жоғары механикалық өнімділігі оны радомдар, спутниктік байланыс жүйелері, фазалық жиым антенналары және жаңа буын телекоммуникациялық инфрақұрылым үшін тамаша таңдау жасайды.

Электромагниттік мөлдірлік пен құрылымдық беріктік арасындағы тепе-теңдікті іздейтін инженерлер үшін PMI көбік радиожиілік пен антеннаның жетілдірілген қосымшалары үшін қол жетімді ең сенімді шешімдердің бірі болып қала береді.

Жиі қойылатын сұрақтар

РЖ қолданбаларында көбік PMI не үшін қолданылады?

PMI көбігі әдетте радомдарда, спутниктік антенналарда, фазалық радиолокациялық жүйелерде және төмен диэлектрлік қасиеттерді қажет ететін байланыс құрылымдарында құрылымдық негізгі материал ретінде пайдаланылады.

PMI көбік РЖ мөлдір ме?

Иә. PMI көбігі төмен диэлектрлік тұрақты және төмен диэлектрлік шығынды көрсетеді, бұл электромагниттік толқындардың минималды кедергімен өтуіне мүмкіндік береді.

Неліктен радомдар үшін PMI көбігі артықшылық береді?

PMI көбігі РЖ мөлдірлігін, жеңіл конструкциясын, жоғары қаттылығын және қоршаған ортаға төзімділігін біріктіреді, бұл оны радомды сэндвич құрылымдары үшін өте қолайлы етеді.

PMI көбігін көміртекті талшықты композиттермен қолдануға бола ма?

Иә. PMI көбігі өнімділігі жоғары сэндвич-панельдер жасау үшін көміртекті талшықпен, шыны талшықпен, кварц талшығымен және арамидті талшықты терілермен жиі біріктіріледі.

PMI көбігі аэроғарыштық байланыс жүйелеріне жарамды ма?

Мүлдем. PMI көбігі салмақты азайту және өлшем тұрақтылығы маңызды болып табылатын аэроғарыштық және спутниктік байланыс қолданбаларында кеңінен қолданылады.