: Bà GIÁO DĀC VIàN HÀN LÂM KHOA HâC VÀ ĐÀO T¾O VÀ CÔNG NGHà VIàT NAM HàC VIàN KHOA HàC VÀ CÔNG NGHà Lê Văn Long NGHIÊN CĄU ĐIÀU KHIÂN Đ¾C TR¯NG HÂP THĀ SÓNG ĐIàN TĆ CĂA VÀT LIàU BI¾N HÓA BÄNG TÁC ĐÞNG C¡ HàC VÀ ĐIàN ÁP LUÀN ÁN TI¾N S) VÀT LIàU ĐIàN TĈ Hà Nßi - 2024 Bà GIÁO DĀC VIàN HÀN LÂM KHOA HâC VÀ ĐÀO T¾O VÀ CÔNG NGHà VIàT NAM HàC VIàN KHOA HàC VÀ CÔNG NGHà Lê Văn Long NGHIÊN CĄU ĐIÀU KHIÂN Đ¾C TR¯NG HÂP THĀ SÓNG ĐIàN TĆ CĂA VÀT LIàU BI¾N HÓA BÄNG TÁC ĐÞNG C¡ HàC VÀ ĐIàN ÁP LUÀN ÁN TI¾N S) VÀT LIàU ĐIàN TĈ Mã sá: 9 44 01 23 Xác nhÁn căa Hác vián Ng°ái h°ßng d¿n 1 Ng°ái h°ßng d¿n 1 Khoa hác và Công nghá TS. Bùi S¢n Tùng GS. Vũ Đình Lãm Hà Nßi - 2024 ii LàI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cąu khoa hãc căa riêng tôi d°ßi sự h°ßng d¿n căa GS. Vũ Đình Lãm và TS.
Các sá liáu, kÃt quÁ trình bày trong luÁn án đ°ÿc trích d¿n l¿i tć các bài báo đã đ°ÿc xuÃt bÁn căa tôi và các cáng sự. Các sá liáu, kÃt quÁ nghiên cąu là trung thực và ch°a đ°ÿc công bá trong bÃt kỳ công trình nào khác. Tác giÁ luÁn án Lê Văn Long iii LàI CÀM ¡N Tr°ßc hÃt, nghiên cąu sinh muán thÇ hián lòng biÃt ¢n chân thành và sâu sÃc đái vßi hai ng°ái thÅy vô cùng quý báu, GS. Vũ Đình Lãm và TS.
Không gì có thÇ t°ÿng tr°ng cho mąc đá biÃt ¢n căa nghiên cąu sinh đái vßi thái gian, tâm huyÃt và kiÃn thąc mà các thÅy đã dành đÇ h°ßng d¿n và đánh h°ßng cho hành trình nghiên cąu khoa hãc căa nghiên cąu sinh. Các thÅy không chß đ¢n thuÅn là ng°ái h°ßng d¿n, mà còn là nguãn cÁm hąng quý báu, luôn truyÅn lÿa, đáng viên và giúp đỡ nghiên cąu sinh v°ÿt qua nhāng khó khn trong suát quá trình hãc tÁp, nghiên cąu và hoàn thián luÁn án. Không thÇ không bày tß lòng biÃt ¢n tßi TS. Bùi Xuân KhuyÃn tć Vián Khoa hãc vÁt liáu, thÅy đã chia s¿ tÁn tình và hß trÿ mát cách chân thành trong hành trình thực hián luÁn án căa nghiên cąu sinh.
Sự tÁn tāy và sự hß trÿ nhiát tình tć thÅy đã là nguãn đáng viên m¿nh mÁ, giúp tôi v°ÿt qua nhāng thách thąc trong công viác nghiên cąu và tiÃn gÅn h¢n đÃn māc tiêu căa mình. Nghiên cąu sinh không thÇ không gÿi lái cÁm ¢n chân thành đÃn toàn bá đái ngũ các thÅy cô và đãng nghiáp t¿i Phòng VÁt lý vÁt liáu tć và siêu d¿n, cũng nh° Phòng Công nghá plasma thuác Vián Khoa hãc vÁt liáu. Sự hß trÿ và t¿o điÅu kián thuÁn lÿi tć phía các thÅy cô và đãng nghiáp đã góp phÅn quan trãng, t¿o nên môi tr°áng thích hÿp cho quá trình hãc tÁp và nghiên cąu căa nghiên cąu sinh. Không thÇ không nhÃc đÃn sự đãng hành và hß trÿ không ngćng tć các thÅy cô giáo, nghiên cąu sinh và hãc viên cao hãc t¿i Nhóm nghiên cąu VÁt liáu biÃn hóa cũng nh° Phòng VÁt liáu biÃn hoá và ąng dāng thuác Vián Khoa hãc vÁt liáu.
Sự chia s¿ kiÃn thąc, h°ßng d¿n và sự đãng cÁm đã giúp nghiên cąu sinh v°ÿt qua nhāng thách thąc và hoàn thành luÁn án này mát cách tát nhÃt trong khÁ nng. Nghiên cąu sinh muán bày tß lòng biÃt ¢n sâu sÃc đÃn Hãc vián Khoa hãc và Công nghá, cùng vßi Vián Khoa hãc vÁt liáu, đã t¿o điÅu kián thuÁn lÿi trong suát quá trình hãc tÁp và thực hián luÁn án căa nghiên cąu sinh. CÁm giác đ°ÿc ã trong môi tr°áng có sự đãng cÁm và hß trÿ đã giúp nghiên cąu sinh tự tin h¢n trong viác theo đuåi māc tiêu nghiên cąu căa mình. iv Nghiên cąu sinh cũng xin bày tß lòng biÃt ¢n đ¿c biát đÃn Th°áng vā ĐÁng uỷ, Ban Lãnh đ¿o và các c¢ quan thuác Trung tâm Nhiát đßi Viát - Nga đã t¿o mãi điÅu kián thuÁn lÿi cho nghiên cąu sinh trong quá trình hãc tÁp và thực hián luÁn án.
LuÁn án này cũng không thÇ thiÃu sự ăng há và tài trÿ tć đÅ tài, dự án nghiên cąu thuác Quỹ Phát triÇn Khoa hãc và Công nghá Quác gia (NAFOSTED), mã sá 103. Sự hß trÿ tć Quỹ đã cung cÃp cho nghiên cąu sinh c¢ hái thực hián nhāng nghiên cąu có ý nghĩa và có tiÅm nng ąng dāng trong thực tÃ. Cuái cùng, nghiên cąu sinh muán dành nhāng lái cÁm ¢n chân thành tßi gia đình và b¿n bè. Sự ăng há không ngćng, sự tin t°ãng và tình th°¢ng vô điÅu kián tć gia đình và b¿n bè đã là nguãn đáng viên to lßn, giúp nghiên cąu sinh v°ÿt qua mãi khó khn và đ¿t đ°ÿc thành công trong hành trình thực hián luÁn án này.
Tác giÁ luÁn án Lê Văn Long v MĀC LĀC LàI CAM ĐOAN. ii LàI CÀM ¡N. iii DANH MĀC CÁC CHĀ VIÂT TÂT VÀ KÝ HIàU. viii DANH MĀC CÁC BÀNG BIÆU.
xi DANH MĀC CÁC HÌNH VÀ VÀ Đâ THà. TäNG QUAN VÄ VÀT LIàU BIÂN HÓA ĐIÄU KHIÆN BÄNG TÁC ĐàNG NGO¾I VI. VÁt liáu biÃn hóa hÃp thā sóng đián tć và nguyên lý ho¿t đáng. Đặc trưng điện từ cÿa vật liệu biến hóa dựa trên nguyên lý cộng hưáng.
Vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ và phân lo¿i cấu trúc. Nguyên lý điÅu khiÇn tính chÃt đián tć căa vÁt liáu biÃn hóa bÅng tác đáng ngo¿i vi. Điều khiển tính chất điện từ cÿa vật liệu biến hóa bằng tác động cơ học. Điều khiển tính chất điện từ cÿa vật liệu biến hóa bằng điện áp ngoài.
Điều khiển tính chất điện từ cÿa vật liệu biến hóa bằng từ trưßng ngoài. Điều khiển tính chất điện từ cÿa vật liệu biến hóa bằng nhiệt độ. Điều khiển tính chất điện từ cÿa vật liệu biến hóa bằng quang học. TiÅm nng ąng dāng căa vÁt liáu biÃn hóa hÃp thā sóng đián tć điÅu khiÇn bÅng tác đáng ngo¿i vi c¢ hãc và đián áp.
Āng dụng cÿa vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ điều khiển bằng tác động ngo¿i vi cơ học. Āng dụng cÿa vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ điều khiển bằng tác động ngo¿i vi điện áp. KÃt luÁn ch°¢ng 1. PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĄU.
Ph°¢ng pháp tính toán tính chÃt đián tć căa vÁt liáu biÃn hóa. Mô hình m¿ch điện tương đương. Trá kháng cÿa vật liệu. Ph°¢ng pháp mô phßng vÁt liáu biÃn hóa.
Phần mềm mô phỏng CST Microwave. Thiết kế cấu trúc vật liệu. Mô phỏng và phân tích các đặc trưng điện từ cÿa vật liệu. Ph°¢ng pháp chà t¿o vÁt liáu biÃn hóa.
Ph°¢ng pháp đo đ¿c tính chÃt đián tć căa vÁt liáu biÃn hóa. KÃt luÁn ch°¢ng 2. ĐIÄU KHIÆN Đ¾C TÍNH HÂP THĀ SÓNG ĐIàN TĆ CĂA VÀT LIàU BIÂN HOÁ BÄNG TÁC ĐàNG C¡ HâC. ĐiÅu khiÇn dÁi tÅn sá hÃp thā sóng đián tć ã vùng GHz bÅng cách xoay vá trí t°¢ng đái giāa các lßp trong vÁt liáu biÃn hóa.
Cấu trúc vật liệu biến hóa đa lớp. Điều khiển dÁi tần số hấp thụ cÿa vật liệu biến hóa bằng cách thay đổi vị trí tương đối giữa các lớp. ĐiÅu khiÇn đá hÃp thā sóng đián tć ã vùng GHz bÅng cách biÃn đåi hình d¿ng cÃu trúc vÁt liáu biÃn hóa dựa trên kỹ thuÁt gÃp giÃy origami. Mô hình thiết kế vật liệu biến hóa làm từ giấy.
Điều khiển độ hấp thụ cÿa vật liệu biến hóa bằng kỹ thuật gấp giấy origami. ĐiÅu khiÇn dÁi tÅn sá hÃp thā sóng đián tć ã vùng THz bÅng cách uán cong vÁt liáu biÃn hóa. Mô hình thiết kế vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ á vùng THz có khÁ năng uốn cong. Điều khiển dÁi tần số hấp thụ cÿa vật liệu biến hóa bằng cách uốn cong.
KÃt luÁn ch°¢ng 3. ĐIÄU KHIÆN Đ¾C TÍNH HÂP THĀ SÓNG ĐIàN TĆ CĂA VÀT LIàU BIÂN HOÁ BÄNG ĐIàN ÁP NGOÀI. VÁt liáu biÃn hóa đa chąc nng ho¿t đáng ã vùng GHz có khÁ nng chuyÇn đåi giāa chąc nng hÃp thā và chąc nng xoay góc phân cực căa sóng đián tć. Cấu trúc vật liệu biến hóa đa chāc năng.
Chuyển đổi giữa chāc năng hấp thụ sóng điện từ và chāc năng xoay góc phân cực cÿa sóng điện từ bằng điện áp ngoài. ĐiÅu khiÇn tÅn sá hÃp thā sóng đián tć bÅng đián áp dựa trên linh kián ngo¿i vi đ°ÿc tích hÿp vào vÁt liáu biÃn hóa. Mô hình thiết kế vật liệu biến hóa có khÁ năng điều khiển tần số hấp thụ bằng điện áp ngoài. Điều khiển tần số hấp thụ cÿa vật liệu biến hóa bằng điện áp ngoài.
KÃt luÁn ch°¢ng 4. 106 KÂT LUÀN CHUNG. 109 KIÂN NGHà NHĀNG NGHIÊN CĄU TIÂP THEO. 111 DANH MĀC CÔNG TRÌNH CÔNG Bà LIÊN QUAN ĐÂN LUÀN ÁN.
112 TÀI LIàU THAM KHÀO. 113 viii DANH MĀC CÁC CHþ VI¾T TÂT VÀ KÝ HIàU 1. Danh māc các ký hiáu vi¿t tÃt AM Đá hÃp thā C Dung kháng E Đián tr°áng f TÅn sá H Tć tr°áng k H°ßng truyÅn sóng L CÁm kháng PCR Há sá chuyÇn đåi phân cực R Đián trã RM Đá phÁn x¿ S11 Tham sá phÁn x¿ S21 Tham sá truyÅn qua TM Đá truyÅn qua V Đián áp Z Trã kháng ix 2. Danh māc chÿ vi¿t tÃt Vi¿t tÃt Nguyên bÁn ti¿ng Anh T¿m dßch a-SRR Asymmetric split-ring resonator Vòng cáng h°ãng có rãnh bÃt đái xąng BMM Bi-functional metamaterial VÁt liáu biÃn hóa đa chąc nng CRC Crossed ring configuration CÃu hình vòng vuông góc CST Computer Simulation PhÅn mÅm mô phßng t°¢ng tác MWS Technology, Microwave studio đián tć CW Cut wire Dây bá cÃt CWP Cut-wire pair C¿p dây bá cÃt DPC Dual polarization-conversion ChuyÇn đåi phân cực dÁi kép FIT Finite integration technique Kỹ thuÁt tích phân hāu h¿n FWHM Full width at half maximum Đá bán ráng phå GCI Graphene-based conductive ink Mực d¿n đián dựa trên graphene MA Metamaterial absorber VÁt liáu biÃn hóa hÃp thā sóng đián tć MM Metamaterial VÁt liáu biÃn hóa MRC Matched ring configuration CÃu hình vòng đãng bá OBMM Origami-based metamaterial VÁt liáu biÃn hóa dựa trên kỹ thuÁt gÃp giÃy SP Slotted plus CÃu trúc cáng h°ãng d¿ng dÃu cáng SPA Single-peak absorption HÃp thā đ¢n đßnh SRR Split-ring resonator Vòng cáng h°ãng có rãnh s-SRR Symmetric split-ring resonator Vòng cáng h°ãng có rãnh đái xąng TE Transverse electric Đián tr°áng ngang TL Transmission line аáng truyÅn x TM Transverse magnetic Tć tr°áng ngang TSMA Thermal-switchable metamaterial VÁt liáu biÃn hóa hÃp thā sóng absorber đián tć điÅu khiÇn bÅng nhiát đá VNA Vector Network Analyzer Máy phân tích m¿ng véct¢ xi DANH MĀC CÁC BÀNG BIÂU BÁng 1.
BÁng giá trá các tham sá cÃu trúc căa MA đ°ÿc tích hÿp VO2.