Design of liquid composite materials for shielding electromagnetic fields

Abstract

This paper reports the principles of design and the examined protective properties of liquid materials for shielding the electric, magnetic, and electromagnetic fields over a wide frequency range. The materials were made on the basis of iron ore concentrate and a pigment additive, with water-dispersed and geopolymer paints used as a matrix. The tests of protective properties for the electrical and magnetic components of the electromagnetic field of industrial frequency showed that the electric field shielding coefficients at a concentration of the screening substance of 15−60 % (by weight) equaled 1.1−8.6; magnetic field – 1.2−5.3. The shielding coefficients of the material based on a water-dispersed paint are lower than those of a geopolymer one, which can be explained by the oxidation of an iron-containing component and a decrease in electrical conductivity. The shielding coefficients of the electromagnetic field with a frequency of 2.45 GHz are 1.2−7.9. The highest coefficients are inherent in the material with filler made of iron ore concentrate and titanium-containing pigment powder in a ratio of 1:1. To design materials with the required (predictable) protective properties, the relative magnetic, dielectric permeability of materials was calculated. It is shown that the obtained data are acceptably the same as the results from direct measurements of magnetic and dielectric permeability and could be used to calculate the wave resistance of the material and the predicted reflection coefficient of electromagnetic waves. Thus, there is reason to assert the need to build a database on the frequency dependence of effective magnetic and dielectric permeability in order to automate the design processes of composite materials with predefined protective properties.

Засоби Підвищення Ефективності Рідинних Матеріалів Для Екранування Електромагнітних Полів Широкого Частотного Діапазону

“…У дослідженні [9] наведено результати випробувань матеріалів на основі поширених фарб з наповнювачем із магнетиту. За достатньої ефективності екранування магнітної та електричної складових електромагнітного поля промислової частоти та її гармонік, коефіцієнти екранування електромагнітних полів ультрависоких частот недостатні.…”

“…Для проведення досліджень матрицею як носієм наповнювача обрано водно-дисперсійну фарбу. У попередній роботі [9] застосування було отримано найгірший результат, але такі фарби дуже поширені, зручні у використанні та мають низьку вартість. У якості наповнювачів застосовувалися концентрат залізної руди з переважним (до 75-80 %) вмістом магнетиту та ливарний лускатий графіт, який у достатніх кількостях виробляється в Україні.…”

Peculiarities of dielectrometry in the shortwave and subterahertz bands

“…The above mentioned is relevant for absorbing polymer composites containing mineral moisture-containing fillers or fillers with a developed pore surface. 14,15…”

Investigation of the Rheological Properties of Liquid Geocement Composite Materials for Protection from Electromagnetic Fields

“…Strength and Protection of Materials The values of screening coefficients KS were determined by the formula given in [10]:…”