что не пропускает микроволны
Форум химиков
Поглотители СВЧ
Поглотители СВЧ
Сообщение Sovetnik » Чт дек 06, 2007 2:50 pm
Re: Поглотители СВЧ
Сообщение Alex Muratoff » Чт дек 06, 2007 2:53 pm
Сообщение Alex Muratoff » Чт дек 06, 2007 3:01 pm
Re: Поглотители СВЧ
Сообщение cynnamoyl » Чт дек 06, 2007 3:02 pm
Сообщение Nord » Чт дек 06, 2007 3:12 pm
Сообщение Alex Muratoff » Чт дек 06, 2007 3:21 pm
Сообщение Sovetnik » Чт дек 06, 2007 6:15 pm
На одном немецком сайте рекламируется грелка, где в качестве греющего материала используется не вода, а смесь парафина и силиката (Paraffin und Silikat).
Перед использованием, грелку кладут в микроволновую печь и разогревают.
Так как сам парафин не поглощает СВЧ излучение, то значит его поглощает силикат.
Что за силикат такой?
По поводу поведения металлов в СВЧ печах.
Вот выдержка из одной переводной статьи.
«До недавнего времени одним из довольно существенных недостатков микроволновых печей была невозможность получения коричневого оттенка и хрустящей корочки на поверхности пищевого продукта. Путем применения стимуляторов микроволнового нагрева (microweve heating enhancers), в основном базирующихся на сусцепторной технологии, эта проблема была преодолена. В качестве сусцептора используют металлизированную ориентированную РЕТ-пленку с катодным напылением тонкого слоя алюминия толщиной около 0,0000375 мм, ламинированную бумагой или тонким картоном. В микроволновой печи сусцепторный материал поглощает микроволновое излучение и преобразует его в тепловую энергию, нагреваясь до температуры +220 0С, что позволяет получить румяную хрусткую корочку. Стимуляторы микроволнового нагревания включаются в пакеты, обертки, картонные коробки и прочую упаковку.»
Сообщение Nord » Чт дек 06, 2007 6:43 pm
Sovetnik писал(а): По поводу поведения металлов в СВЧ печах.
Вот выдержка из одной переводной статьи.
«До недавнего времени одним из довольно существенных недостатков микроволновых печей была невозможность получения коричневого оттенка и хрустящей корочки на поверхности пищевого продукта. Путем применения стимуляторов микроволнового нагрева (microweve heating enhancers), в основном базирующихся на сусцепторной технологии, эта проблема была преодолена. В качестве сусцептора используют металлизированную ориентированную РЕТ-пленку с катодным напылением тонкого слоя алюминия толщиной около 0,0000375 мм, ламинированную бумагой или тонким картоном. В микроволновой печи сусцепторный материал поглощает микроволновое излучение и преобразует его в тепловую энергию, нагреваясь до температуры +220 0С, что позволяет получить румяную хрусткую корочку. Стимуляторы микроволнового нагревания включаются в пакеты, обертки, картонные коробки и прочую упаковку.»
Макроглупости про микроволновки: мифы о СВЧ-печах
Почему «радиоволны» и «радиация» не одно и то же, а пища из микроволновки не теряет своих полезных свойств.
Пять мифов о СВЧ-печах
«Вы что, не знали, что микроволновка убивает все питательные вещества в еде? Я разогреваю пищу только на плите!», «Держись подальше от работающей микроволновки, если не хочешь получить рак!». Удивительно, но даже спустя много лет после изобретения микроволновых печей многие люди продолжают верить в подобные «страшилки». Почему «радиоволны» и «радиация» не одно и то же, а пища из микроволновки не теряет своих полезных свойств, разбирался Indicator.Ru.
Все виды электромагнитного излучения делятся на два типа: ионизирующие (радиоактивные) и неионизирующие. К последней категории относятся микроволны — разновидность радиоволн, диапазон которых составляет от десяти сантиметров до миллиметра. Эти очень короткие электромагнитные волны используются в средствах связи (рациях, сотовых телефонах), устройствах Bluetooth и Wi-Fi. Но больше всего они известны в качестве источника энергии для приготовления пищи в CВЧ-печах, в просторечии микроволновках.
Источником излучения в микроволновке является высоковольтный вакуумный прибор — магнетрон. Микроволны с магнетрона поступают в печь по волноводу — каналу с металлическими стенками, который отражает СВЧ-излучение.
Чтобы пища нагрелась, в ней должна содержаться вода. Ее молекулы дипольны, то есть в них есть некоторое разделение зарядов на положительный и отрицательный. В электрическом поле определенной частоты такие молекулы выстраиваются строго по направлению силовых линий поля, «плюсом» в одну сторону, «минусом» в другую. Как только поле меняет направление на противоположное, молекулы тут же переворачиваются на 180°. Поле волны, в котором находятся эти молекулы, меняет полярность почти пять миллиардов раз в секунду. А при сопутсвующем коле**тельном движении молекул воды выделяется тепло, благодаря которому продукт нагревается.
Теперь непосредственно о распространенных мифах про вред микроволновых печей.
Миф №1. Еда должна быть «живой», а приготовление еды в СВЧ-печи «убивает» ее.
Такой же миф, как и существование «живой» еды, про которую особенно любят говорить сыроеды. Некоторые люди считают, что клетки фруктов и овощей после термообработки умирают. Однако к тому времени, как продукты попадают на стол человека, клетки в них уже мертвы. Так, клетки фруктов и овощей начинают погибать сразу после сбора плодов. «Живыми» в пище остаются разве что некоторые бактерии, например, вызывающие порчу продуктов. Здесь самым важным является тот факт, что наличие живых клеток в продукте никак не влияет на содержание питательных веществ в нем.
Миф №2. Приготовление пищи в микроволновой печи разрушает питательные вещества в ней.
В целом, любой способ приготовления пищи влияет на содержащиеся в ней питательные вещества: белки, жиры, витамины и микроэлементы. Однако в этом процессе есть несколько факторов: интенсивность и продолжительность нагрева, а также площадь контакта продукта с окружающей его водой. Последний является самым важным.
Если вы варите овощи в воде, то содержание питательных веществ в них уменьшается. Особенно сильно это сказывается на водорастворимых витаминах (С, В1, В2, В3 (РР), В6, В12), которые просто испаряются с водой. Приготовление пищи в микроволновке, так же как и в духовке, в наименьшей мере влияет на питательные вещества. Результаты обширного исследования о том, как различные методы приготовления пищи влияют на содержание антиоксидантов в 20 овощах показали, что приготовление овощей в микроволновой печи, запекание в духовке, а также жарка на сухой сковороде без масла привели к самым низким потерям питательных веществ, а варка — к самым большим потерям. «Вода оказалась не лучшим помощником повара, если ему нужно приготовить овощи», — сообщается в исследовании.
Питательные вещества сохраняются в пище не только потому, что в микроволновой печи ее можно готовить без воды. Нельзя забывать, что на приготовление в микроволновке уходит намного меньше времени, а значит, питательные вещества в еде лучше сохраняются.
Миф № 3. Микроволновые печи меняют молекулярную структуру еды. В придачу она становится радиоактивной.
Радиоволны, которые микроволновка излучает, не могут изменить атомно-молекулярную структуру пищи. Микроволновому излучению просто не хватает энергии, чтобы разрушать молекулярные связи. Квант энергии микроволнового (неионизирующего) излучения не способен оторвать электрон от атома. Молекулярные связи может изменить гамма-изучение (ионизирующее), та самая «радиация». Но даже под его воздействием (если только не сунуться в излучение реактора или коллайдера) пища не может стать радиоактивной, а у съевшего ее человека, соответственно развиться лучевая болезнь.
Если же после разогрева в микроволновке еда кажется немного другой на вкус, то это из-за того, что в СВЧ-печи продукт нагревается целиком. В отличие от духовки и сковороды, где продукт нагревается только снаружи, микроволны проникают в пищу на глубину примерно 2,5 см.
Миф №4. Из-за микроволнового излучения развиваются онкологические заболевания.
Лишь длительное прямое воздействие микроволн на человека может привести к сбоям в работе иммунной системы. Чтобы этого не произошло и микроволны не распространились за пределы СВЧ-печи, создатели предусмотрели разнообразные виды защиты.
Например, для производителей микроволновых печей разработаны стандарты, которые ограничивают минимальное излучение, исходящее от бытового прибора. Для микроволновых печей стандартом является плотность мощности в 5 мВт/см2 на расстоянии 5 см от печи.
Для сравнения, максимальная плотность мощности большинства мобильных телефонов составляет около 10 мВт/см2. Однако пока ученым не удалось найти связи между использованием телефонов и проблемами со здоровьем.
Дверцы микроволновых печей также должны исключать выход микроволн наружу. Дверцы состоят из нескольких слоев стеклянных или пластмассовых пластин. Между пластинами находится сетка из перфорированного металлического листа. Металл отражает микроволны назад внутрь печи, а вот крошечные отверстия перфорации СВЧ-излучение не пропускают.
Кроме того, интенсивность излучения резко уменьшается с расстоянием. Если не проводить по нескольку часов в день на расстоянии менее 5 см от микроволновки, то даже случайная утечка микроволн, прорвавшихся из СВЧ-печи, будет абсолютно безвредной. Еще один хороший совет — это не использовать старую микроволновку, которая может работать неисправно.
Миф №5. При разогреве в микроволновке образуются канцерогены.
Как мы выяснили раньше, микроволнам просто не хватает энергии, чтобы вызвать какие-либо химические взаимодействия. Вредные вещества могут появиться, если разогревать пишу в непригодной для этого посуде: пластике или полиэтилене.
Дело в том, что этим материалы могут частично разложиться из-за воздействия высокой температуры, тогда вредные продукты разложения перейдут в пищу. Специалисты рекомендуют использовать в микроволновке стекло и фарфор. Однако следует помнить, что посуда с пометкой «термоустойчивая» выдерживает нагрев до 140оС и годится только для использования в простых СВЧ-печах, поддерживающих функции разморозки и разогрева продуктов.
К слову: в микроволновку нельзя ставить посуду, проводящую электрический ток. Дело в том, что при разогреве в такой посуде микроволны не проникают сквозь металл, а отражаются от него. Это может вызвать электрический разряд и повредить печь. Ток проводит любая металлическая посуда. Даже стекло и фарфор, украшенные золотой или серебряной краской, ставить в микроволновку нельзя, потому что серебро и золото тоже проводят электричество.
В комбинированных микроволновых печах, в которых можно варить и жарить пищу, необходимо использовать огнеупорные стекло и фарфор, которые выдерживают нагрев до 250-300оС. Такую посуду подвергают специальной обработке и закалке.
Что касается керамической и фаянсовой посуды, то она пригодна для СВЧ-печи только в том случае, если со всех сторон, в том числе со дна, покрыта глазурью. Частично глазурованная керамическая посуда нагревается неравномерно и может треснуть.
В заключение стоит добавить, что микроволновые печи начинают все активнее использовать профессиональные повара для приготовления своих блюд. Автор книги «Modernist Cuisine» (Модернистская кухня) Натан Мирволд считает, что вкусовые качества блюд из микроволновой печи многие сильно недооценивают. Мирволд посвятил целую главу рецептам блюд для микроволновки — от приготовления сухофруктов до вяленой говядины. Оказалось, что в микроволновке можно приготовить достаточно здоровых блюд. Даже для жарки пищи в СВЧ-печи потребуется совсем немного масла. Возможно, является ли человек противником или сторонником использования микроволновок, зависит лишь от уровня его знаний на эту тему.
Автор — Анастасия Ковалева
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Что не пропускает микроволны
Электронный научный журнал «ТРУДЫ ВИАМ»
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ
«ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АВИАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ»
НАЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ЦЕНТРА «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ»
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Авторизация
Статьи
Статья посвящена обсуждению необходимости и возможности создания радиопоглощающих материалов, эффективных в диапазонах рабочих частот наиболее распространенных базовых станций сотовой связи, на основе отделочных строительных материалов. Работы велись в направлении теоретических и экспериментальных исследований образцов радиопоглощающих структур на основе отделочных строительных материалов и выбора радиопоглощающих наполнителей.
Введение
В соответствии со стратегическими направлениями развития материалов и технологии их переработки на ближайшие 20 лет [1] большое внимание в работах [2–4] уделено композиционным и функциональным материалам и их применению в авиа- и ракетостроении. Однако в последнее время композиционные и функциональные материалы, ранее применявшиеся практически только в авиа- и ракетостроении, все шире начинают применяться в быту.
Данная статья посвящена вопросам уменьшения уровня излучения базовых станций сотовой радиосвязи в помещениях, находящихся вблизи этих станций. Базовые станции (БС) – один из основных элементов системы сотовой радиосвязи. Они поддерживают связь с находящимися в зоне их действия мобильными радиотелефонами и работают в режиме приема и передачи сигнала. В зависимости от стандарта связи БС излучают электромагнитную энергию в диапазоне частот от 463 до 1880 МГц, а в последнее время и выше. В статье рассматриваются наиболее широко используемые поддиапазоны частот: 860–960 и 1710–1880 МГц.
Антенны БС устанавливают на уже существующих постройках (общественных, служебных, производственных и жилых зданиях, дымовых трубах промышленных предприятий и т. д.) или на специально сооруженных мачтах. Исходя из требований построения системы сотовой связи основная энергия излучения (˃90%) сосредоточена в довольно узком «луче». Он всегда направлен в сторону от сооружений, на которых находятся антенны и выше прилегающих построек, что является необходимым условием для нормального функционирования системы. Тем не менее из-за относительно коротких длин волн, используемых в сотовой связи (33 и 17 см), возможно их отражение, преломление. Это может приводить к тому, что, отражаясь от поверхности зданий, построек, стен в помещениях, они могут концентрироваться и создавать в жилищах так называемые «горячие пятна». Особенно опасно их сосредоточение в области расположения спальных мест, мест отдыха в квартире и мест длительного пребывания людей.
Согласно накапливающимся данным наибольшую опасность для человека представляет пульсирующее микроволновое излучение. Из принятых в РФ стандартов к последним относятся GSM-900 и CDMA-2000 – это так называемая цифровая техника. Она обеспечивает гораздо лучшее качество связи, обладает лучшей помехозащищенностью, предоставляет пользователю дополнительные сервисные возможности. Поскольку основу цифровой техники составляет представление информации в виде чередования и комбинации нулей и единиц, то в системе сотовой связи роль единицы выполняет импульс несущей составляющей. Их чередование и количество и приводит к появлению пульсирующего напряжения. Опасность пульсирующего микроволнового излучения в том, что оно способно проявлять так называемое информационное воздействие. Частота передачи сигналов по средним волокнам нервных пучков организма человека составляет 250 Гц, а по тонким: 2000 Гц. Эти частоты совпадают с теми частотами повторения импульсов, которые генерируют базовые станции сотовой связи и, следовательно, их совпадение может быть сопряжено с определенными нарушениями в функционировании нервной системы.
В настоящее время подавляющее большинство ученых считают, что электромагнитное излучение отрицательно влияет на здоровье человека и является причиной целого ряда заболеваний, в первую очередь онкологических, нервной и сердечно-сосудистой систем. Особенно подвержены воздействию электромагнитного излучения дети, беременные женщины и люди, страдающие аллергией.
Хотя интенсивность излучаемого ЭМП БС мала по сравнению, например, с интенсивностью излучения радиолокатора или телевизионного центра, но ситуация, в которой происходит непрерывное и тотальное облучение населения ЭМП является новой для гигиены и радиобиологии, поэтому однозначного ответа о его потенциальном вреде пока никто дать не может. Возможные последствия могут проявиться через несколько лет продолжительного облучения, и особенно на новом поколении. С учетом недостаточных знаний о возможных последствиях воздействия ЭМП Всемирная организация здравоохранения рекомендует придерживаться предупредительного принципа и избегать ситуаций повышенного риска облучения ЭМП.
Более подробно вопросы вредности излучения БС изложены в работах [5–13]. В данной статье проблему уменьшения уровня СВЧ излучения БС сотовой связи предлагается решать путем введения радиопоглощающих компонентов в отделочные материалы.
Материалы и методы
Проведены исследования возможности разработки структур на основе обычных отделочных строительных материалов (штукатурка, шпатлевка, грунтовка и краска). Для придания этим материалам экранирующих и радиопоглощающих свойств предложено ввести компоненты, в которых происходит поглощение энергии электромагнитных волн (ЭМВ). Введение металлических элементов может обеспечить экранирование от СВЧ излучения БС только за счет отражения ЭМВ, что приводит к переотражению от стен зданий и возможному фокусированию лучей отраженной волны в определенных точках. Введение же элементов, поглощающих электромагнитную энергию, обеспечит дополнительное уменьшение энергии СВЧ излучения и устранит эффект фокусирования.
Полученные материалы можно использовать при строительстве и отделке жилых и административных комплексов с пониженным уровнем воздействия СВЧ излучения. В первую очередь удобно использовать штукатурки, шпатлевки и в меньшей степени грунтовки и краски. На основе штукатурок и шпатлевок можно создать материалы как экранирующие, так радиопоглощающие, принимая во внимание, что штукатурка наносится довольно толстым слоем
5–15 мм, а шпатлевка – от 1,5–2 до 5–6 мм. Краски и грунтовки имеют небольшую толщину нанесения
0,1 мм, а иногда и меньше, поэтому на базе красок и грунтовок можно создать материалы экранирующего типа. Правда, в последнее время в строительной индустрии стали применяться дорогие лакокрасочные покрытия, толщина которых ˃1 мм, для окрашивания фасадов и отделки офисных помещений. При такой толщине покрытий возможно создание уже достаточно эффективных радиопоглощающих материалов.
В качестве добавок, обеспечивающих поглощение электромагнитной энергии, можно вводить наполнители диэлектрического типа, например, углеродсодержащее волокно определенной длины и концентрации [14–16]. Наполнители такого типа характеризуются удельным сопротивлением и диаметром волокна. Чем меньше удельное сопротивление волокнистого наполнителя, тем больше должна быть длина элементарного волокна и меньше его объемная концентрация. При разработке радиопоглощающих и экранирующих материалов используются, как правило, науглероженное или углеродсодержащее волокно (УСВ) и металлические волокна на основе микропровода из металлов и сплавов. Из вышеуказанных наполнителей самое высокое удельное сопротивление имеют науглероженные волокна и, следовательно, меньшую длину резки по сравнению с углеродными волокнами и микропроводом при работе материала в одном и том же частотном диапазоне. Малая резка наполнителя позволяет использовать его при создании экранирующих материалов на основе красок и грунтовок. Наполнитель на основе микропровода является наиболее перспективным для экранирующих материалов, но достаточно дорог по сравнению с УСВ.
Радиопоглощающий материал можно также создать, вводя в связующее на базе штукатурки или шпатлевки магнитный наполнитель, например, порошок феррита. Количество магнитного наполнителя ограничивается изменением физико-механических свойств исходного раствора [17].
Стена здания, штукатурка, шпатлевка и краска для проходящей ЭМВ представляют собой многослойную структуру с диэлектрическими характеристиками каждого слоя, отличающимися друг от друга. Введение в эти слои таких радиопоглощающих компонентов, как сажа, науглероженное волокно, феррит, порошок карбонильного железа, приведет к тому, что при прохождении ЭМВ через эти слои, ее энергия будет убывать. Таким образом, уменьшение энергии ЭМВ при ее прохождении через стену здания (экранирование) происходит частично из-за ее отражения от стены, частично из-за поглощения. Степень отражения ЭМВ от стены и между слоями определяется величиной их диэлектрической и магнитной проницаемости, а поглощения – углами диэлектрических и магнитных потерь. При исследовании процессов, связанных с переменными токами и электромагнитными волнами определенной частоты, величины токов, напряжений, напряженности электрического и магнитного поля выражают комплексными величинами. Это позволяет при выполнении операций с этими величинами с целью расчетов электродинамических параметров математических моделей структур учитывать разность фаз этих величин. Отношение комплексных напряжений и токов или напряженности электрического магнитного поля тоже является величиной комплексной – комплексное сопротивление или проводимость. Наличие потерь энергии ЭМВ в среде определяется комплексным характером величины ее диэлектрической и/или магнитной проницаемости. Для придания отделочному материалу экранирующих и радиопоглощающих характеристик в него вводили нарезанное углеродсодержащее волокно и/или порошок феррита. Относительная диэлектрическая проницаемость композиции материала штукатурки, шпатлевки и краски, наполненных волокном, является комплексной величиной со значительной мнимой частью, которая и определяет ослабление энергии ЭМВ при ее прохождении через среду. Относительная магнитная проницаемость штукатурки и шпатлевки, наполненных порошком феррита, тоже имеет значительную мнимую часть.
Для оценки экранирующих и поглощающих свойств строительных конструкций путем введения в отделочные материалы радиопоглощающих компонентов проведены сравнительные расчеты коэффициента прохождения отдельных элементов математических моделей этих конструкций с радиопоглощающими компонентами и без них, а также – коэффициента прохождения и коэффициента отражения примера математической модели структуры, изображенной схематически на рисунке.
Коэффициент прохождения – Kпр=Pпр/Pпад, где Pпр и Pпад – плотность потока мощности, прошедшей и падающей ЭМВ соответственно; коэффициент отражения – Kотр=Pотр/Pпад, где Pотр – плотность потока мощности отраженной ЭМВ.
При расчете коэффициентов прохождения и отражения использовали расчетные формулы, приведенные в работе [18]. Диэлектрическую и магнитную проницаемость отделочных материалов рассчитывали на основе формул, полученных в работе [19] методами, описанными в статьях [21–25]. В этих формулах учитывается диэлектрическая проницаемость отделочных материалов, объемная концентрация радиопоглощающих компонентов, их геометрические и электрофизические параметры. Расчеты проводили в частотных диапазонах сотовой связи: 850–1000 и 1700–1880 МГц. Результаты расчетов коэффициентов прохождения и отражения различных вариантов структур штукатурки приведены в табл. 1.
Результаты расчетов коэффициентов прохождения/отражения различных вариантов структур штукатурки
Условный номер варианта
Значения коэффициентов, %*, при частоте, МГц