Из материалов Первой Всероссийской Научно-практической Конференции Шунгиты и безопасность жизнедеятельности человека (г. Петрозаводск 3-5 октября 2006 г.)
Лыньков Л.М., Борботько Т.В., Калинин Ю.К., Гузова Л.М. Исследование экранирующих свойств материалов на основе порошкообразного шунгита.
Введение
Важное место в вопросах промышленной безопасности занимают проблемы защиты организма человека от электромагнитного излучения неионизирующей природы. Данная проблема может быть решена посредством электромагнитного экранирования. В настоящее время используют широкую номенклатуру экранирующих материалов обладающие магнитными, диэлектрическими и электропроводящими свойствами.
Одной из форм углерода является природный минерал шунгит Зажогинского месторождения (Республика Карелия). Шунгитовые породы представляют собой природный композит — равномерное распределение высокодисперсных кристаллических силикатных частиц в аморфной углеродной матрице.
Шунгит характеризуется высокими прочностью, плотностью, химической стойкостью и электропроводностью (Лыньков и др., 2004). Благодаря биполярности порошки шунгитовых пород смешиваются с различными веществами (водными суспензиями и фторопластами, каучуками, смолами, цементами и др.). Шунгит используется для производства электропроводных красок, пластмасс с антистатическими свойствами, строительных материалов, стойких в агрессивных средах футеровок и т.д.
Эффективность экранирования порошков на основе шунгита зависит от степени уплотненности. Исследования ослабления электромагнитного излучения шунгитовой крошкой различных фракций в диапазоне частот 100…800 МГц показали, что при засыпке без уплотнения ослабление в 20 дБ достигается при размерах частиц свыше 5 мм и толщине слоя засыпки более 15 см. При уплотнении толщина слоя может быть снижена до 10 см вследствие увеличения контактов между частицами и повышения электропроводности.
Существенный недостаток гомогенных проводящих материалов связан с их высокой электропроводностью, вследствие чего они имеют высокий коэффициент отражения. Применение таких материалов для экранирования помещений приводит к возникновению многочисленных переотражений электромагнитной энергии внутри помещения и образованию областей, в которых напряжённость поля может в сотню раз превышать допустимый уровень, что оказывает неблагоприятное воздействие на человека находящегося в таких помещениях.
Целью данной работы являлось исследование экранирующих свойств материалов, полученных на основе порошкообразного шунгита с влагосодержащим растворным наполнителем.
Экспериментальная часть
Исследуемые образцы материалов представляли собой порошкообразный шунгит с размером фракции до 1 мм и различным влагосодержанием, помещенный в твердотельную кювету из радиопрозрачного материала. Толщина образцов составляла 3 мм. Порошок уплотнению не подвергался.
Для измерения ослабления и коэффициента отражения ЭМИ в диапазонах частот 8 12, 27 36, 80 115 ГГц использовались панорамные измерители КСВН и ослабления, и волноводные направляющие линии. После предварительной калибровки оборудования исследуемый образец помещался между двумя рупорными антеннами.
Пластина из шунгита обладает максимальной эффективностью экранирования в исследуемых диапазонах частот — свыше 30 дБ, что достигается за счет высокого коэффициента отражения (-2 дБ). Дробление шунгита (фракция до 1 мм) приводит к снижению его электропроводности вследствие уменьшения площади контакта между отдельными частицами, в результате чего значение ослабления составляет 10-20 дБ при коэффициенте отражения –5 –10 дБ. Добавление влагосодержащего наполнителя к порошку шунгита позволяет увеличить эффективность экранирования до 25-35 дБ, за счет увеличения проводимости материала.
Результаты измерений экранирующих характеристик порошков шунгита с различным влагосодержанием (% масс.) показали:
1. Что ослабление порошкообразного шунгита с влагосодержанием 53,1% составляет порядка 40 дБ, при коэффициенте отражения в диапазоне частот 8-12 ГГц составляет 3 дБ. Уменьшение количества жидкости приводит к снижению коэффициента отражения до 4 дБ, вследствие чего существенно уменьшается и ослабление — до 10-15 дБ.
2. Исследование экранирующих характеристик порошкообразного шунгита с влагосодержащим наполнителем с коэффициентом влагосодержания 12,3% в диапазонах частот 27-36, 80-115 ГГц показало, что ослабление такого материала составляет 35 дБ, при коэффициенте отражения –3,5?-10 дБ.
Выводы
Установлено, что за счет изменения влагосодержания порошкообразного шунгита возможно управление свойствами такого материала, а именно значениями ослабления и коэффициента отражения, который может быть использован для создания экранированных помещений, элементов конструкций снижающих уровень электромагнитного излучения сотовых телефонов и персональных компьютеров.
ЛИТЕРАТУРА
Влияние низко интенсивного КВЧ-излучения на красный костный мозг и клетки крови при экранировании минералом шунгит // Т.И. Субботина, И.И. Туктамышев, И.Ш. Туктамышев и др. // Вестник новых медицинских технологий. — 2003. — Т.10, № 1–2. — С.25.
Гибкие конструкции экранов электромагнитного излучения / Л.М. Лыньков, В.А. Богуш , В.П. Глыбин и др. // Под ред. Л.М. Лынькова. — Мн., 2000. — 284 с.
Лыньков Л.М., Богуш В.А., Колбун Н.В., Борботько Т.В., Украинец Е.А. Новые материалы для экранов электромагнитного излучения // Доклады БГУИР. — 2004. — Т.2, №5. — С.152–167.