Авторы |
Голованов Олег Александрович, доктор физико-математических наук, профессор, кафедра общепрофессиональных дисциплин, Пензенский филиал Военной академии материально-технического обеспечения (Россия, г. Пенза-5), golovanovol@mail.ru
Макеева Галина Степановна, доктор физико-математических наук, профессор, кафедра радиотехники и радиоэлектронных систем, Пензенский государственный университет (Россия, г.Пенза, ул. Красная, 40), radiotech@pnzgu.ru
Ширшиков Дмитрий Николаевич, адъюнкт, Пензенский филиал Военной академии материально-технического обеспечения (Россия, г. Пенза-5), shirshikov1981@mail.ru
Горлов Геннадий Геннадьевич, адъюнкт, Пензенский филиал Военной академии материально-технического обеспечения (Россия, г. Пенза-5), mitsubisi-gor82@mail.ru
|
Аннотация |
Актуальность и цели. Наноструктурные материалы на основе углеродных нанотрубок (УНТ) благодаря электронным свойствам УНТ играют важную роль в создании материалов для поглощения и экранирования электромагнитного излучения СВЧ. Целью данной работы является теоретическое исследование взаимодействия электромагнитных волн с массивами ориентированных УНТ и расчет эффективной диэлектрической проницаемости анизотропных нанокомпозитов на УНТ в СВЧ-диапазоне на основе математического моделирования электродинамического уровня строгости.
Материалы и методы. Методом автономных блоков с каналами Флоке проведено математическое моделирование распространения электромагнитных волн в периодических 3D-решетках ориентированных УНТ в диапазоне СВЧ. Вычислительный алгоритм решения краевой 3D-задачи дифракции для определения матрицы проводимости автономных блоков с каналами Флоке в виде прямоугольного параллелепипеда, содержащего УНТ, построен проекционным методом Галеркина. Разработана методика электродинамического расчета эф-фективной диэлектрической проницаемости нанокомпозита на основе УНТ, базирующаяся на теории эффективной среды.
Результаты. Получены результаты электродинамического расчета частотных зависимостей действительной и мнимой частей комплексной диэлектрической проницаемости нанокомпозита на основе УНТ в диапазоне частот 2–5 ГГц для различной ориентации вектора электрического поля Е волны к оси УНТ при различном соотношении объема УНТ к общему объему композита.
Выводы. Показано, что степень ослабления СВЧ-излучения за счет поглощения массивом УНТ, существенно возрастает при увеличении проводимости УНТ, фактора заполнения композита УНТ, изменяется в зависимости от взаимной ориентации вектора электрического поля Е волны и осей УНТ и при параллельной ориентации Е в сравнении с ортогональной увеличивается.
|
Ключевые слова |
углеродные нанотрубки, нанокомпозит, эффективная диэлектрическая проницаемость, распространение, электромагнитные волны, автономные блоки.
|
Список литературы |
1. Дьячков, П. Н. Углеродные нанотрубки: строение, свойства, применения / П. Н. Дьячков. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. – 294 c.
2. Decrossas, E. Carbon Nanotubes for Electromagnetic Compatibility Applications / E. Decrossas, M. A. EL Sabbagh, V. F. Hanna and S. M. El-Ghazaly // Electromagnetic Compatibility (EMC), IEEE International Symposium (6–10 Aug. 2012). – Pittsburgh, PA, 2012. – P. 428–433.
3. Вовченко, Л. Л. Резонансный характер взаимодействия многослойных угле-родных нанотрубок с излучением миллиметрового диапазона волн / Л. Л. Вовчен-ко, Л. Ю. Мацуй, В. В. Олейник, В. Л. Лаунец, В. В. Загородний, Ф. Ле Норманд // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. – 2011. – Т. 9, № 4. – С. 759–769.
4. Никольский, В. В. Проекционные методы в электродинамике / В. В. Николь-ский // Сборник научно-методических статей по прикладной электродинамике. – М. : Высшая школа, 1977. – С. 4–23.
5. Голованов, О. А. Автономные блоки с виртуальными каналами Флоке и их применение для решения прикладных задач электродинамики / О. А. Голованов // Радиотехника и электроника. – 2006 – Т. 51, № 12. – С. 1423–1430.
|