Technologie Stealth prostřednictvím hexaferitu barnatého a ultrajemného měděného prášku v barvě
Od roku 2008 probíhá intenzivní výzkum široké škály aditiv v nejrůznějších kombinacích s cílem vyvinout barvy, které dávají jejich kovovému nosiči maskovací povlak pohlcující radary. V roce 2022 byl zveřejněn velmi zajímavý test využívající kombinaci hexaferitu barnatého a ultrajemného měděného prášku, který pohltil radarové paprsky ze třetiny. V roce 2023 se najednou prodalo čtyřikrát více ultrajemného měděného prášku než v předchozím roce.
Technologie
Polymerní kompozitní materiály si našly cestu do všech oblastí našeho života díky své nízké hmotnosti a snadnému zpracování i mimořádné kombinaci vlastností. Natolik, že tyto materiály lze nalézt při cestování do vesmíru, letectví a dokonce i v obranném průmyslu. V této souvislosti bylo diskutováno využití polymerních kompozitů pro aplikace radarové absorpce. Radar je systém detekce objektů, který využívá elektromagnetické vlny k určení informací, jako je vzdálenost, výška, směr nebo rychlost objektů. Tento systém dokáže detekovat jak pohybující se objekty, jako jsou letadla, lodě a automobily, tak i stacionární objekty, jako je země. Informace o meteorologických útvarech lze získat také pomocí radaru. Tato technologie, která způsobila revoluci ve vzdušné a námořní válce, je jedním z nejdůležitějších technologických pokroků druhé světové války. Ve skutečnosti byl termín RADAR vytvořen americkým námořnictvem v roce 1940 jako zkratka pro RAdio, Detection, And Ranging. Později získal význam nejen pro vojenské a policejní aplikace, ale také pro letové manévry a detekci, sběr meteorologických dat.
Když se podíváte na to, jak radar funguje, zdá se to být docela jednoduché: je vyslán signál, ten se odrazí od objektu a tento odražený signál je pak zachycen nějakým druhem přijímače. To je založeno na stejném principu jako ozvěna zvuku na stěně. V radarovém systému se však jako signál nepoužívá zvuk, ale mikrovlny. Síla odrazu a lomu těchto vln závisí na vlastnostech a povrchu materiálu, ze kterého je signál vysílán. Pokud radarový signál narazí na dokonale rovný povrch, signál se odrazí v jednom směru. Když narazí na nerovný povrch, odráží se ve více směrech, přičemž zpět do přijímače je odeslána pouze velmi malá část původního signálu. Dalším způsobem, jak snížit odražený signál, je pohlcení signálu materiálem, kterým prochází. Materiály absorbující radar, které známe, mají mechanismus, který zachycuje příchozí radarové signály uvnitř a zabraňuje jejich odrazu. Nejstarší formy těchto materiálů používali Němci během 2. světové války.
Hexaferit barnatý a ultrajemný měděný prášek byly použity pro výrobu kompozitních povlaků absorbujících radar. Prášky hexaferitu barnatého byly syntetizovány metodou sol-gel a použity jako výchozí materiál pro proces syntézy. Po procesu syntézy byly směsi připraveny přidáním hexaferitu barnatého a ultrajemného prášku mědi v různých množstvích do polyuretanové pryskyřice (pro stanovení koncentrační závislosti). Nanesením těchto směsí na povrchy skleněných a kovových podkladů byly získány povlaky o tloušťce 3 mm. Poté byly sušeny na vzduchu při pokojové teplotě.
Při pohledu na morfologii hexaferitu barnatého je vidět, že má pokovené částice s hladkými hranami a průměrná velikost částic je asi 5 μm. Měď jsou poměrně velké částice v rozmezí velikosti 7-10 μm.
Hodnota radarové absorpce vzorku obsahujícího 5 % hexaferitu barnatého a 10 % měděného prášku absorbovala maximálně 11,38 %, zatímco hodnota absorpce vzorku s větším množstvím mědi se zvýšila a přesáhla 12 %. Maximální hodnota může být teoreticky přes 80 % absorpce.
Co se týče mechanismu mědi, měď neabsorbuje elektromagnetické vlny. Mechanismus radarové absorpce v mědi se mírně liší od mechanismu v hexaferitu barnatém. Když elektromagnetická vlna narazí na měděný povrch, elektrické pole pohání nosiče náboje (elektrony), aby produkovaly střídavý proud. Když elektromagnetické vlny narazí na měděný povrch, volné elektrony oscilují s měnícím se elektrickým a magnetickým polem a vytvářejí elektrický proud. Generovaný střídavý proud vytváří ve vodiči a kolem něj střídavé magnetické pole. V tomto případě se vytvoří elektromagnetická protisíla, která nutí nosiče náboje zůstat na povrchu vodiče. To znamená, že jejich elektromagnetické vlny jsou absorbovány elektrony v kovu nebo se šíří zpět ve stejném směru. Současně se část elektromagnetické energie ztrácí jako teplo.
Zkoumání těchto výsledků ukazuje, že povlaky vyztužené práškem barya a mědi mají vyšší hodnoty magnetické saturace než jednotlivé vrstvy. S rostoucím množstvím hexaferitu barnatého a mědi se zvyšuje hodnota radarové absorpce. Takže přidání hexaferitu barnatého a mědi vedlo k dobré synergii, pokud jde o zvýšení absorpční síly. Tato synergie je způsobena skutečností, že aditiva přispívají ke kompozitu odděleně svými magnetickými a elektrickými vlastnostmi. Mechanismus každé přísady byl tedy aktivován a účinnost radarové absorpce byla zvýšena různými způsoby.
Trh s měděnými prášky
Měděný prášek se stále více vyrábí v Rusku, Kanadě a Chile. V Kanadě a Chile se většinou vyrábí biologický, téměř kulatý prášek, který je doma i ve farmaceutických aplikacích. V Rusku se měděný prášek vyrábí téměř výhradně pro technologické aplikace.
S (teplou) válkou, kterou Rusko začalo proti Ukrajině v roce 2022, se trh v mnoha oblastech globálního obchodu změnil. Západní banky jen občas přijímají převody, které pocházejí z prodeje ruského zboží. Tisíce ruských společností se restrukturalizovaly a zrušily své společnosti v Rusku a přestavěly je v sousedních zemích, jednoduše přesunuly své stroje nebo dokonce začaly nově v zahraničí. V důsledku toho dnes vidíme výrobce měděného prášku podél ruských hranic od Estonska po Kazachstán.
Vzhledem k tomu, že většina výrobců ultrajemných kovových prášků jsou našimi zákazníky, jsme v poměrně dobré pozici pro sledování trhu s ultrajemnými měděnými prášky. Stále častěji jsme svědky prodeje velkého množství. V roce 2018 jsme odhadovali globální obchod na zhruba 20 tun. V roce 2023 jen my budeme svědky toho, že přes 60 tun změní majitele. To znamená, že lze předpokládat aktuální roční objem obchodů kolem 100 tun.
Vzhledem k tomu, že potřeba měděného prášku v jiných oblastech použití se za posledních pět let nezvýšila ve stejné míře, předpokládáme nového hráče – armádu. Známé oblasti použití měděného prášku jsou: elektronika, polovodiče, antibakteriální povlaky, 3D tisk, farmacie, výrobci barev. Pro armádu by byly možné aplikace téměř neomezené. Všechno od satelitů po vojenské nosiče by mohlo být pro moderní radary neviditelné. Tato taktická výhoda by mohla mít pro světovou armádu hodnotu miliard dolarů. Budeme i nadále sledovat trh a podávat zprávy.
ISE AG – duben 2024
