DE4201871A1

DE4201871A1 - Bauteil zur absorption elektromagnetischer wellen und seine verwendung

Info

Publication number: DE4201871A1
Application number: DE19924201871
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Jaschinski; Axel Dr Berchtold; Kilian Dr Friederich; Dietmar Klotz; Guenter Prof Dr Nimtz; Peter Dr Marquardt; Rolf Pelster; Achim Dr Enders
Original assignee: Stora Feldmuehle AG
Current assignee: Cerasiv GmbH Innovatives Keramik Engineering
Priority date: 1991-03-07
Filing date: 1992-01-24
Publication date: 1992-09-10
Also published as: EP0574427A1; WO1992016033A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauteil zur Absorption elektromagnetischer Wellen, das im wesentlichen aus einem ersten Phasenbestandteil, gebildet aus einem elektrisch nichtleitenden Feststoff und einem in den ersten Phasenbestandteil eingebrachten zweiten Phasenbestandteil aus Partikeln eines im makroskopischen Zustand elektrisch leitenden Materials besteht. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung des angegebenen Bauteils.

Die GB-A-22 01 551 schlägt als Absorber für Radarwellen den Einsatz nichtstöchiometrischer Verbindungen, insbesondere von Oxiden, wie z. B. Titan, Chrom, Wolfram u. a. vor, wobei vorzugsweise ein elektrisch leitfähiges Oxid zum Einsatz kommen soll. Dem Absorbermaterial können bis zu 50 Gew.% eines magnetischen Materials, z. B. Eisen, zugefügt sein; ferner kann die elektrische Leitfähigkeit der Pulverteilchen durch einen z. B. aus Silber bestehenden Überzug verbessert werden. Der bekannte Absorber kann in einer festen keramischen Form oder in Pulverform vorliegen oder kann eingebettet sein in ein Flächengebilde aus polymerem oder elastomerem Material bzw. in einen Anstrich. Zusätzlich kann das Absorbermaterial noch Kohlenstoff enthalten. Sofern das Absorbermaterial in polymerem oder elastomerem Material eingelagert ist, besteht der Nachteil darin, daß das Material leicht entflammbar ist. Wird das Material als Anstrich aufgebracht, können naturgemäß nur geringe Dicken erzielt werden, so daß eine befriedigende Absorptionswirkung nur in einem kleinen Mikrowellenfrequenzbereich stattfindet. Dagegen macht die Verwendung als Pulver zusätzliche Hilfsmittel zur Anordnung erforderlich. Schließlich ist die Bereitstellung substöchiometrischer Oxide aufwendig, bzw. verursacht der Überzug der Partikel mit Metallen, wie Silber, vielfach nicht vertretbare Kosten.

Gemäß dem DE-GM 18 42 857 ist eine Vorrichtung zur Abschirmung insbesondere hochfrequenter Wellen bekannt, wobei Metall- oder Graphitteilchen in unterschiedlicher Dichteverteilung innerhalb einzelner Bauelemente aus Schaumstoff angeordnet sind. Die Wirkung der bekannten Bauelemente wird näherungsweise mit der Wirkung einer aus porösem Werkstoff bestehenden Schallschluckplatte verglichen und damit erklärt, daß trotz einer noch stattfindenden Reflexion die dabei geschwächten Wellen im Inneren der Bauteile mehrfach durch die eingelagerten Teilchen reflektiert werden und es insofern zur weitestgehenden Absorption der Wellen kommt.

Ein sehr ähnlicher Vorschlag findet sich in dem DE-GM 17 60 260, in der ein reflexionsarmer Absorber für kurze elektromagnetische Wellen beschrieben wird. Der bekannte Absorber besteht aus Schichten unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit, wobei diese durch verschieden große Zusätze an leitfähigem Pulver eingestellt wird. Vorzugsweise besteht das Pulver aus Graphit, das zur Herstellung des Absorbers in Schaumstoffkörper aus z. B. Polystyrol eingetragen wird.

Der gravierendste Nachteil dieser bekannten Vorschläge liegt in der Brennbarkeit der Schaumstoffmaterialien, ihrer chemischen Instabilität sowie in der starken temperatur- und frequenzabhängigen Hochfrequenzleitfähigkeit. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß zur Absorption relativ langer Wellen von 100 MHz (3 m) die Bauteile entsprechend dickwandig ausgebildet sein müssen und allein infolge ihrer großen Wandstärke ein großes Gebäudevolumen, insbesondere bei der Erstellung großer reflexions- und echoarmer Meßräume erfordern. Dieser Nachteil erklärt sich dadurch, daß infolge des hohen Luftanteils des Schaumstoffes keine nennenswerte Wellenverkürzung durch eine hohe Dielektrizitätskonstante im Absorbermaterial beim Auftreten von elektromagnetischen Wellen auf das Bauelement erfolgt, was, wie bereits ausgeführt, die Bereitstellung extrem dickwandiger Bauelemente erfordert, wenn es um die Absorption langer Wellen geht.

Aus der DE-OS 38 02 150 ist ein Absorbermaterial für elektromagnetische Wellen bekannt, bei dem in einem Feststoff, wie Keramik, Kunststoff oder in einer Flüssigkeit sogenannte mesoskopische Partikel aus im makroskopischen Kompaktzustand elektrisch leitfähigen Materialien, z. B. Metall oder Halbleiter in einer Größenordnung von 1 nm bis zu 1000 nm eingebracht sind.

Die leitfähigen Partikel sind gegeneinander isoliert und können insbesondere, wenn sie aus tiefschmelzenden Materialien bestehen und zur Einbringung in eine Flüssigkeit, wie Öl, vorgesehen sind, durch Temperaturerhöhung zum Zusammenballen (Teilchenagglomeration) gebracht werden. Die in diesem Fall entstandene Struktur des Absorbers betrifft somit eine Matrix, der stellenweise die mesoskopischen Partikel entzogen sind und die andererseits durch Zusammenballung angewachsene Partikel aufweist. Insbesondere, wenn als besonders gut geeignet bezeichnete niedrig schmelzende Metalle verwendet werden, kommt es infolge Verschmelzens oder Versinterns zu festen Verbindungen der Feinpartikel.

Wie Untersuchungen dieses bekannten Materials zeigten, besteht eine deutliche Abhängigkeit der Absorptionswirkung von der Frequenz, so daß die elektrische Leitfähigkeit des Absorbers durch Auswahl der Partikelabmessungen und des Füllfaktors auf den Frequenzbereich der zu absorbierenden Wellen abzustimmen sind. Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß die Absorption linear proportional zur Frequenz ist. Für ein weites Einsatzgebiet ist die Einsatzfähigkeit damit nicht gegeben.

In der DE-PS 10 12 657 ist eine reflexionsarme Absorberschicht zur Erschwerung der Radarortung angegeben, die aus purem Beton in Form einzelner Bauelemente besteht, wobei der Beton eine zusätzliche Graphitbeimischung aufweist. Über den Füllgrad, die Größenordnung der Graphitteilchen und über die Mikrostruktur des bekannten Bauelementes finden sich ebenso wenig Angaben wie zu seiner elektrischen Wechselfeldleitfähigkeit.

In der EP-A-03 83 142 ist ein Mittel zur Absorption bzw. zum Dämpfen elektromagnetischer Wellen in Granulatform oder als Formkörper angegeben, herstellbar nach der Gas- oder Schaumbetontechnologie. Neben Luftporen und Restquarz enthält das Mittel Kristallwasser enthaltende Kalziumsilikathydratphasen, die einen chemisch gebundenen und/oder Kristallwasser-Gehalt von mehr als 10 M% aufweisen. Da in nachteiliger Weise die stark frequenzabhängigen Dämpfungseigenschaften vom Kristallwassergehalt beeinflußt werden und sich dieser z. B. durch Wärmeeinwirkung reduziert, wird als Hilfsmaßnahme gemäß dieser Schrift die Imprägnierung oder Versiegelung der Oberfläche des bekannten Absorbermaterials vorgeschlagen. Als weitere Hilfsmaßnahme ist die Einlagerung von Kohlenstoff, Aluminium oder Ferrit vorgesehen, wobei die Einlagerung von Ferriten zur Frequenzabhängigkeit der Absorptionseigenschaften führt. Nachteilig ist bei dem bekannten Absorbermaterial eine nicht ausreichende Betriebssicherheit infolge eines sich reduzierenden Wassergehaltes, der auch mit den angegebenen Hilfsmaßnahmen nicht in jedem Fall auszuschließen ist. Der entscheidende Nachteil des bekannten Absorptionsmittels ergibt sich jedoch trotz einer ansprechenden Absorptionswirkung im Bereich von 6 bis 18 GHz, die durch das bekanntlich bei 10 GHz liegende Absorptionsoptimum von Wasser hervorgerufen wird, dadurch, daß die Absorptionswirkung von Wasser bei kleineren Frequenzen proportional zur Wellenlänge abnimmt, so daß das bekannte Absorptionsmittel gegenüber niederfrequenten Wellen eine nur unbefriedigende Wirkung aufweist, die nur durch eine dickwandigere Ausbildung der Bauteile kompensierbar ist.

Eine im wesentlichen aus Siliziumkarbidfasern bestehende und zur Absorption elektromagnetischer Wellen dienende Schicht ist in der DE-OS 33 11 001 angegeben. Die Schicht ist auf eine Metallplatte aufgebracht. Der bekannte Absorber dient für den Wellenbereich von 8 bis 16 GHz. Die aus Siliziumkarbidfasern hergestellten Flächengebilde können durch Kunstharzbindemittel oder keramische Massen verstärkt werden, wobei im Falle von organischen Bindemitteln nach wie vor eine unzureichende Temperaturunabhängigkeit und hohe Entflammbarkeit als Nachteile bestehenbleiben und insgesamt auch weiterhin der Nachteil besteht, daß die bekannten Absorber lediglich für einen eng begrenzten Frequenzbereich einsetzbar sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein zur Absorption elektromagnetischer Wellen geeignetes Bauteil zur Verfügung zu stellen, das sowohl für einen weiten Bereich hochfrequenter Wellen, aber auch für niederfrequente Wellen, einen hohen Absorptionseffekt(-koeffizienten) aufweist, bezüglich seiner Hochfrequenzleitfähigkeit über weite Bereiche weniger temperaturabhängig als die aus dem Stand der Technik bekannten Materialien ist, unproblematisch hinsichtlich seines Brandverhaltens ist und bei der Auskleidung von hochabsorbierenden Meßräumen den Einsatz von Bauteilen geringerer Dicke ermöglicht, so daß die Erstellung äußerlich kleinerer Gebäude mit trotzdem gleich großem nutzbaren Innenvolumen möglich ist.

Es wurde nun gefunden, daß der Absorptionseffekt nicht nur von der Größe der in einem elektrisch isolierenden Werkstoff eingelagerten Partikel, sondern in erheblicher Weise auch von deren Charakter, vom Verteilungsgrad der Partikel und damit von der Art der ausgebildeten Mikrostruktur abhängig ist. Ausgehend von diesen Erkenntnissen, sieht die Erfindung bei einem Bauteil zur Absorption elektromagnetischer Wellen, das im wesentlichen aus einem ersten Phasenbestandteil aus einem elektrisch nichtleitenden Feststoff sowie aus einem in den ersten Phasenbestandteil eingebrachten zweiten Phasenbestandteil aus Partikeln eines im makroskopischen Zustand elektrisch leitenden Materials besteht, die Kombination der nachfolgenden Merkmale vor:

a) der Feststoff besteht überwiegend aus einer oder mehrerer der nachfolgend angegebenen Substanzen: Kalk-Sandstein, Gips, Glas, Beton, Leicht- oder Gasbeton, Kalk/Sand enthaltender Masse (Putz) in gehärtetem oder gebranntem Zustand, gebrannten tonhaltigen oder gesinterten keramischen Massen,
b) die Partikel bestehen aus einer oder mehrerer der nachfolgend angegebenen Verbindungen: korrosionsbeständige, hochschmelzende, nichtmagnetische Metalle, Karbide, Nitride, Karbonitride oder Boride von Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und Wolfram,
c) die durchschnittliche Partikelgröße liegt in einem Bereich von 1 nm bis 1 µm und das Material der Partikel weist im makroskopischen Zustand eine elektrische Gleichstromleitfähigkeit von 10⁵ bis 10⁷ S/m auf,
d) die den zweiten Phasenbestandteil bildenden Partikel liegen innerhalb des für sich zusammenhängenden ersten Phasenbestandteils in einer Menge von 5 bis 30 Vol.% vor, sind netzartig verteilt und bilden zumindest teilweise miteinander in Verbindung stehend eine Durchdringungsstruktur,
e) das Bauteil weist eine elektrische Wechselfeldleitfähigkeit von 0,1 bis 20 S/m auf.

Zu dem in Patentansprüchen und Beschreibung verwendeten Begriff Durchdringungsstruktur in Verbindung mit den weiteren Angaben einer netzartigen Verteilung und dem Hinweis darauf, daß die Partikel zumindest teilweise miteinander in Verbindung stehen, ist zu verstehen, daß das Bauteil durchgehend elektrisch leitfähig ist, daß die Partikel also - auch wenn sie in der Aufsicht eines durch eine Ebene gelegten Querschnittes des erfindungsgemäßen Bauteiles, teilweise nicht miteinander in Verbindung stehen - doch in anderen Ebenen miteinander verbunden sind, so daß, anders ausgedrückt, das Bauteil von einem Netzwerk elektrisch leitfähiger Pfade durchzogen wird. Die Ausbildung der erfindungsgemäßen Durchdringungsstruktur erfordert den Einsatz von Partikeln aus solchen Metallen bzw. der übrigen erfindungsgemäß vorgesehenen Partikelsubstanzen, die während der zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils erforderlichen Trocknungs-, Brenn- oder Sintervorgänge nicht schmelzen oder miteinander versintern, so daß nach Abschluß des Brenn- oder Sintervorganges die Partikel noch in dem Verteilungszustand und in der Form vorliegen, wie dies nach der Formung des Bauteils, aber vor Durchführung der Trocknungs-, Brenn- oder Sintervorgänge der Fall war. Eine Agglomeration, ggf. gefolgt von einer Kristallitbildung, wird gemäß der Erfindung ausgeschlossen. Der erste Phasenbestandteil ist für sich homogen ausgebildet und bildet den Isolator für das in ihr enthaltene Netzwerk der eingelagerten Partikel.

Die geringe Teilchengröße der gemäß der Erfindung einzulagernden Partikel ermöglicht die Einlagerung einer Vielzahl dieser feinen Partikel je Vol.-Einheit, denn die Mindestanzahl an Partikeln, die je cm³ des Bauteils vorliegt, beträgt 5·10¹⁰ Partikel.

Der Begriff "im makroskopischen Zustand elektrisch leitfähig" besagt unter Bezug auf die in der DE-OS 38 02 150 angesprochene Erscheinung, daß die elektrische Leitfähigkeit von der Teilchengröße abhängt, d. h. im Teilchengrößenbereich < 1 µm den Werten entspricht, wie sie in den Tabellen der einschlägigen Literatur angegeben ist, sich dagegen im mesoskopischen Bereich, d. h. im Bereich unterhalb 1 µm in Abhängigkeit von der vorliegenden Teilchengröße verringert.

Durch die Auswahl mineralischer Stoffe, z. B. Gips oder keramische Massen als ersten Phasenbestandanteil wird bei dem erfindungsgemäßen Bauteil das bei den bekannten Bauelementen aus aufgeschäumtem Kunststoff bestehende Problem der Entflammbarkeit ausgeschaltet. Durch den Verzicht auf den Einsatz von Graphit wird ein weiterer Nachteil, nämlich eine stark temperaturabhängige Leitfähigkeit, beseitigt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Partikel innerhalb des Feststoffes erhält das Bauteil eine elektrische Wechselfeldleitfähigkeit, die vorzugsweise sogar im Bereich von 0,2 bis 4 s/m liegt. Die elektrische Wechselfeldleitfähigkeit ergibt sich aus dem imaginären Teil der dielektrischen Funktion ε₂ über das Produkt 2Π ν·ε₀·ε₂. Dabei ist ν die entsprechende Frequenz und ε₀ Permitivität des freien Raumes. Das erfindungsgemäße Bauteil weist eine für den praktischen Einsatz ausreichende Frequenzunabhängigkeit auf, so daß es im Frequenzbereich zwischen 10 MHz und 20 GHz hervorragend einsetzbar ist. Im Temperaturbereich zwischen -100°C und +300°C besteht keine technisch relevante Temperaturabhängigkeit der Hochfrequenzleitfähigkeit. Die absorbierenden Eigenschaften des Bauteils sind im Fall von Partikeln mit teilweise untereinander elektrisch leitender Verbindung proportional zur Quadratwurzel der Frequenz und damit deutlich geringer frequenzabhängig als bei den bekannten Absorbermaterialien. Für Frequenzen unterhalb des GHz-Bereiches ist es zur Erzielung einer besonders guten Absorptionswirkung vorzuziehen, daß eine möglichst weitgehende elektrisch leitende Verbindung der Partikel, beeinflußt durch Füllfaktor und Partikelgröße, vorliegt.

Vorzugsweise besteht der erste Phasenanteil ausschließlich aus einem oder mehreren mineralischen Feststoffen, wie z. B. aus einer der bekannten Beton- oder Leichtbetonarten, jedoch können in untergeordneter Menge auch eine oder mehrere organische Komponenten, wie z. B. ein Kunstharzbindemittel vorliegen, bzw. können Hilfs- und Zuschlagmittel, wie sie in der Bauindustrie üblich sind, in den üblichen Mengen enthalten sein. Beispielsweise kann das Bauteil durch Zumischung der erfindungsgemäß vorgesehenen Partikel zu einer üblichen Kunstharzputzmasse und Formung des Bauteils aus der Mischung hergestellt werden. Die Mischung kann jedoch auch auf ein Substrat, beispielsweise die Wand eines Gebäudes, aufgetragen werden. Auch wenn, wie vorstehend angegeben, eine Zusammensetzung, enthaltend die erfindungsgemäß angegebenen Feststoffkomponenten zur Ausbildung des ersten Phasenanteils und die zur Einlagerung darin vorgesehenen Partikel, nicht für sich selbständig zu einem Bauteil verformt werden, sondern auf ein Substrat aufgetragen werden, wird damit nicht der Gedanke der vorliegenden Erfindung verlassen, und das Bauteil nach der vorliegenden Erfindung umfaßt somit auch die Ausbildung einer Schicht nach den erfindungsgemäßen Merkmalen auf einem Substrat.

Geringe Mengen an Hilfsmitteln, wie z. B. Dispergiermittel und Verdickungsmittel, die zur gleichmäßigen Verteilung der Partikel im Feststoff erforderlich sind, können im erfindungsgemäßen Bauteil vorliegen. Zumeist liegen jedoch nach der Aushärtung oder dem Brennen keine Reste dieser Hilfsmittel vor; lediglich in Ausnahmefällen liegen Rest von weniger als 1% vor.

Die Auswahl der Partikelgröße ermöglicht eine genauere Abstimmung auf den zu absorbierenden Frequenzbereich. Da bei einer Frequenz von 10 GHz wegen der geringen Eindringtiefe der hochfrequenten Wellen der Einsatz von gröberen Partikeln mit einer erhöhten Reflexion verbunden ist, kommen für cm-Wellen im GHz-Bereich vorzugsweise Partikelgrößen im Nanometerbereich in Betracht. Bei niedrigeren Frequenzen im MHz-Bereich kann die Partikelgröße dagegen gröber gewählt werden, hier kann die durchschnittliche Partikelgröße bis zu 1 µm betragen.

Wird das Bauteil mit einer gewissen Porosität ausgebildet, tritt zusätzlich eine verringerte Reflexionswirkung ein. Zur Einstellung der Porosität kann - falls erforderlich - auf die üblichen Hilfsmittel, wie sie bei der Herstellung der bekannten Bauteile Verwendung finden, zurückgegriffen werden. Das Bauteil kann vorzugsweise so ausgebildet sein, daß die Partikel in den Partien des Bauelementes, die den zu absorbierenden Wellen zugewandt sind, mit einem geringeren Füllgrad vorliegen, wohingegen die dem Gebäude zugewandten - d. h. von den zu absorbierenden Wellen abgewandten - Partien einen höheren Füllgrad aufweisen, was praktisch zu einem besseren "Eintauchen" der zu absorbierenden Wellen und nachfolgend zu einer verbesserten Wellenabsorption führt. Bauteile mit über ihren Querschnitt unterschiedlichem Füllgrad lassen sich durch schichtweisen Auftrag von Massen unterschiedlicher Partikelkonzentration herstellen. Dieser Effekt kann noch dadurch gesteigert werden, daß das Bauteil die aus dem Stand der Technik bekannte pyramiden- oder kegelförmige Ausbildung aufweist, freilich mit dem Vorteil, daß die Pyramiden oder Kegel eine wesentlich geringere Höhe aufweisen.

Besonders geeignet ist die vorliegende Erfindung bei der transmissionsarmen oder gleichzeitig transmissionsarmen und reflexionsarmen Verkleidung eines Gebäudes, beispielsweise in Teilbereichen eines Flughafengebäudes, die von einer Außenstrahlung abgeschirmt werden sollen, jedoch auch zur Abschirmung jeder Art elektronischer Geräte, z. B. einer Rechenanlage. Besonders bevorzugt ist das Bauteil nach der Erfindung jedoch bei der Auskleidung von Testkammern, wie sie für die Untersuchung von elektrischen Geräten und Maschinen in immer größerem Umfang zur Bestimmung der EMV und des EMP (elektromagnetischen Verträglichkeit bzw. elektromagnetischen Pulses) benötigt werden.

In den nachfolgenden Figuren zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm, in dem die Abhängigkeit der elektrischen Wechselfeldleitfähigkeit von der Frequenz für ein erfindungsgemäßes Bauteil im Vergleich zu anderen, nicht erfindungsgemäßen Absorbermaterialien, dargestellt ist,

Fig. 2 ein Diagramm, das die Absorptionswirkung in Abhängigkeit von der Frequenz zeigt.

In Fig. 1 bedeuten:

A: metallisches Bauteil,
B: erfindungsgemäßes Bauteil aus 18 Vol.-% TiC, eingelagert in einen ersten Phasenbestandteil aus Al₂O₃;
C: Bauteil nach dem Stand der Technik aus aufgeschäumtem Kunststoff mit darin eingelagertem Graphit,
D: ein nichterfindungsgemäßes Bauteil, bestehend aus Gips und darin eingelagerten 18 Vol.-% TiC, wobei die eingelagerten TiC-Partikel - ohne Ausbildung einer Durchdringungsstruktur - agglomeriert sind,
E: voneinander isolierte Wolframteilchen, die mit einem Füllfaktor von 11 Vol.-% und mit einem Durchmesser von ca. 400 nm in Polystyrol eingelagert sind.

In Fig. 2 bedeuten:

A: ein erfindungsgemäßes Bauteil mit der zu B in Fig. 1 angegebenen Zusammensetzung,
B: ein Bauteil entsprechend E in Fig. 1.

Die nachfolgenden Beispiele dienen der näheren Erklärung der Erfindung.

Beispiel 1

Eine wäßrige Suspension von TiC einer D₅₀-Teilchengröße 1 µm wird vorgemahlen und dieser Suspension wird Gips (s. Tabelle 1) zugegeben und gut durchgemischt. Nach Einstellung eines homogenen Mischungszustandes der gebildeten Masse werden aus der Masse Prüfkörper mit einer Dicke von 40 mm hergestellt und die elektromagnetischen Eigenschaft durch Messung der dielektrischen Eigenschaft charakterisiert.

Tabelle 1

Einwaage (g)

In Tabelle 2 sind die Meßergebnisse festgehalten:

Tabelle 2

Die Messung einer kommerziellen Schaumstoffplatte - gefüllt mit Graphit - bei 10 GHz ergab eine effektive dielektrische Funktion:

ε_eff = ε_1eff + ε_2eff von 1,3 + 0,2 i.

Beispiel 2

Einer kommerziellen Putzzusammensetzung, geeignet zur Herstellung eines sog. Rauhputzes, jedoch ohne jede grobe Körnung der mineralischen Bestandteile, enthaltend ein Kunstharzbindemittel, werden 30 Gew.% TiC-Pulver, wie in Beispiel 1 angegeben, zugesetzt. Mit der gebildeten Masse wird ein Prüfkörper, der auf seiner einen Seite ein übliches Rauhputzmuster aufweist, hergestellt. Die Erhebungen innerhalb des Rauhputzmusters wiesen dabei eine Höhe zwischen 1 und 4 cm auf, während die Grundschicht des Prüfkörpers eine Dicke von ca. 2 cm aufwies. Die TiC-Teilchenverteilung im Gesamtvolumen (Putzmuster und umgebende Luft) weist durch das Putzmuster einen stetigen Gradienten in Bezug zum Abstand der Grundschicht auf.

Bei einer Meßfrequenz von 10 GHz wurde folgendes Meßergebnis ermittelt:

ε_eff = 8,7 + 0,4 i.

Die in den Beispielen 1 und 2 angegebenen Baustoffe sind geeignet zur Auskleidung einer EMV-Testkammer.

Claims

1. Bauteil zur Absorption elektromagnetischer Wellen, im wesentlichen bestehend aus:
einem ersten Phasenbestandteil, gebildet aus einem elektrisch nichtleitenden Feststoff und
einem in den ersten Phasenbestandteil eingebrachten zweiten Phasenbestandteil aus Partikeln eines im makroskopischen Zustand elektrisch leitenden Materials, gekennzeichnet durch die Kombination der nachfolgenden Merkmale:

a) der Feststoff besteht überwiegend aus einer oder mehrerer der nachfolgend angegebenen Substanzen: Kalk-Sandstein, Gips, Glas, Beton, Leicht- oder Gasbeton, Kalk/Sand enthaltender Masse (Putz) in gehärtetem oder gebranntem Zustand, gebrannten tonhaltigen oder gesinterten keramischen Massen,
b) die Partikel bestehen aus einer oder mehrerer der nachfolgend angegebenen Verbindungen: korrosionsbeständige, hochschmelzende, nichtmagnetische Metalle, Karbide, Nitride, Karbonitride oder Boride von Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und Wolfram,
c) die durchschnittliche Partikelgröße liegt in einem Bereich von 1 nm bis 1 µm und das Material der Partikel weist im makroskopischen Zustand eine elektrische Gleichstromleitfähigkeit von 10⁵ bis 10⁷ S/m auf,
d) die den zweiten Phasenbestandteil bildenden Partikel liegen innerhalb des für sich zusammenhängenden ersten Phasenbestandteils in einer Menge von 5 bis 30 Vol.% vor, sind netzartig verteilt und bilden zumindest teilweise miteinander in Verbindung stehend, eine Durchdringungsstruktur,
e) das Bauteil weist eine elektrische Wechselfeldleitfähigkeit von 0,1 bis 20 S/m auf.

2. Bauteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine elektrische Wechselfeldleitfähigkeit von 0,2 bis 4 S/m.

3. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Gleichstromleitfähigkeit des Feststoffes von < 10^-6 S/m.

4. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Porenvolumen zwischen 1 und 60%.

5. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Porenvolumen zwischen 15 und 55% aufweist.

6. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel über den Querschnitt des Bauteils mit unterschiedlichem Füllstoffgradienten verteilt sind.

7. Verwendung des Bauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur transmissionsarmen Verkleidung eines Gebäudes oder Gerätes von außen oder von innen.

8. Verwendung des Bauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Auskleidung einer EMV-Testkammer für elektrische Geräte und Maschinen.