Luận án tiến sĩ về đặc trưng hấp thụ sóng điện từ của vật liệu biến hóa đàn hồi ở tần số GHz

• Tác giả: Dương Thế Hà
• Người hướng dẫn: TS. Bùi Xuân Khuyến
• Trường học: Viện Hàn Lâm Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam
• Chuyên ngành: Khoa Học và Công Nghệ
• Đề tài: Nghiên Cứu Hấp Thụ Sóng Điện Từ Của Vật Liệu Biến Hóa Đàn Hồi Tần Số GHz
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỨC VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐẤ THỊ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ VẬT LIỆU BIẾN HÓA
• 1.1. Tổng quan về vật liệu biến hóa hấp thụ mảnh sóng điện từ (MPA)
• 1.2. Lịch sử hình thành và phát triển của MPA
• 1.3. Phân loại MPA
• 1.4. Cơ chế hấp thụ sóng điện từ của MPA trong vùng tần số GHz
• 1.5. Lý thuyết cộng hưởng bậc cao của MPA
• 1.6. Đặc trưng điện từ của vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ có cộng hưởng bậc cao (H-MPA)
• 1.7. Lý thuyết mạch tương đương cho cộng hưởng bậc cao
• 1.8. Đặc tính điện từ của mát số cấu trúc H-MPA
• 1.9. Cấu trúc đĩa tròn và vòng cộng hưởng hình tròn
• 1.10. Cấu trúc đĩa tròn bậc cắt
• 1.11. Cải tiến hoạt động của MPA dựa trên tính đàn hồi của vật liệu
• 1.12. MPA đàn hồi dựa trên lớp điện môi polyimide
• 1.13. MPA đàn hồi dựa trên lớp điện môi Polydimethylsiloxane (PDMS)
• 1.14. MPA đàn hồi có lớp điện môi làm từ giấy
• 1.15. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Phương pháp mô phỏng tính chất điện từ của H-MPA đàn hồi
• 2.2. Mô hình tính toán các tham số hiệu dụng của H-MPA. Mô hình mạch điện LC
• 2.3. Tính toán trở kháng hiệu dụng
• 2.4. Phương pháp chế tạo H-MPA hoạt động trong vùng tần số GHz
• 2.5. Phương pháp thực nghiệm đánh giá đặc trưng điện từ của H-MPA
• 2.6. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: ĐẶC TRƯNG HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ CỦA VẬT LIỆU BIẾN HÓA CỘNG HƯỞNG BẬC LẺ
• 3.1. Tối ưu cấu trúc H-MPA tích hợp tần điện hoạt động trong cả hai băng tần VHF (30 - 300 MHz) và S (2,0 – 4,0 GHz)
• 3.2. Đặc trưng hấp thụ của H-MPA có cấu trúc cộng hưởng hình vuông, chưa được tích hợp tần điện
• 3.3. Đặc trưng hấp thụ của H-MPA được tích hợp tần điện
• 3.4. Khảo sát ảnh hưởng của tần điện đến tính chất hấp thụ của vật liệu
• 3.5. Ảnh hưởng của góc tới sóng điện từ lên đặc trưng hấp thụ của H-MPA
• 3.6. Tối ưu cấu trúc H-MPA đàn hồi hoạt động trong băng tần UHF (300 MHz – 1000 MHz) và băng tần L (1,0 – 2,0 GHz)
• 3.7. Thiết kế mô phỏng H-MPA đàn hồi
• 3.8. Đặc trưng hấp thụ của H-MPA cộng hưởng từ bậc ba ở trạng thái phẳng
• 3.9. Đặc trưng hấp thụ của H-MPA cộng hưởng từ bậc ba ở các trạng thái biến dạng khác nhau
• 3.10. Đặc trưng hấp thụ của H-MPA đàn hồi trong vùng tần số THz
• 3.11. Thiết kế cấu trúc H-MPA đàn hồi hoạt động trong vùng THz
• 3.12. Đặc trưng hấp thụ của H-MPA đàn hồi hoạt động trong vùng THz
• 3.13. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: ĐẶC TRƯNG HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ CÓ TÍNH NĂNG ĐÀN HỒI
• 4.1. Tối ưu cấu trúc của H-MPA cộng hưởng từ bậc hai có tính năng đàn hồi
• 4.2. Thiết kế cấu trúc H-MPA cộng hưởng từ bậc hai
• 4.3. Đặc trưng hấp thụ của H-MPA cộng hưởng từ bậc hai ở trạng thái phẳng
• 4.4. Đặc trưng hấp thụ của H-MPA cộng hưởng từ bậc hai ở trạng thái uốn cong
• 4.5. Cộng hưởng từ bậc hai trong cấu trúc cộng hưởng dạng gấp khúc
• 4.6. Thiết kế và chế tạo vật liệu
• 4.7. Ảnh hưởng của các tham số cấu trúc và sự phân cực sóng điện từ lên đặc trưng hấp thụ của vật liệu ở trạng thái phẳng
• 4.8. Cộng hưởng từ bậc hai khi sóng điện từ tới bề mặt cấu trúc theo hướng xiên góc
• 4.9. Cộng hưởng từ bậc hai khi cấu trúc bị uốn cong
• 4.10. Kết luận chương 4
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu

Nghiên cứu hấp thụ sóng điện từ của vật liệu biến hóa là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ hiện đại. Vật liệu này có khả năng triệt tiêu sóng điện từ, giúp giảm thiểu sự phản xạ và truyền qua. Đặc biệt, trong bối cảnh phát triển công nghệ tần số cao, việc nghiên cứu các vật liệu biến hóa có tính năng đàn hồi ở vùng tần số GHz trở nên cần thiết. Các vật liệu này không chỉ có ứng dụng trong quân sự mà còn trong các lĩnh vực dân dụng như viễn thông và y tế. Đặc điểm của các vật liệu này là khả năng hấp thụ sóng điện từ mạnh mẽ, nhẹ và mỏng, đáp ứng yêu cầu của các ứng dụng thực tiễn.

II. Tính chất vật liệu

Các tính chất vật liệu của vật liệu biến hóa được nghiên cứu kỹ lưỡng. Đặc biệt, đàn hồi là một trong những tính chất quan trọng, cho phép vật liệu duy trì hình dạng và hiệu suất trong các điều kiện khác nhau. Nghiên cứu cho thấy rằng, các vật liệu như Polydimethylsiloxane (PDMS) và polyimide có khả năng hấp thụ sóng điện từ tốt trong vùng tần số GHz. Các mô hình lý thuyết và thực nghiệm đã chỉ ra rằng, việc tối ưu hóa cấu trúc của vật liệu có thể nâng cao hiệu suất hấp thụ. Đặc biệt, việc sử dụng các cấu trúc hình học phức tạp như vòng cáng hạng giúp tăng cường khả năng hấp thụ sóng điện từ.

III. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu bao gồm mô phỏng và thực nghiệm để đánh giá đặc trưng hấp thụ của vật liệu biến hóa. Mô hình tính toán sử dụng các kỹ thuật như mạch LC và mô phỏng CST để phân tích các tham số quan trọng. Các thí nghiệm thực nghiệm được thực hiện để xác định các đặc tính như trá kháng và phổ hấp thụ. Kết quả cho thấy rằng, việc thay đổi các tham số cấu trúc như độ dày lớp và hình dạng có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất hấp thụ. Các nghiên cứu này không chỉ cung cấp thông tin quý giá cho việc phát triển vật liệu mới mà còn mở ra hướng đi mới cho các ứng dụng trong công nghệ tần số cao.

IV. Ứng dụng thực tiễn

Các ứng dụng tần số cao của vật liệu biến hóa rất đa dạng. Trong lĩnh vực quân sự, vật liệu này có thể được sử dụng để chế tạo các thiết bị tàng hình, giúp giảm thiểu khả năng bị phát hiện. Trong lĩnh vực viễn thông, chúng có thể cải thiện hiệu suất của các thiết bị truyền dẫn và thu nhận tín hiệu. Ngoài ra, trong y tế, vật liệu này có thể được ứng dụng trong các thiết bị chẩn đoán hình ảnh, giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả. Việc nghiên cứu và phát triển các vật liệu này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần vào sự tiến bộ của công nghệ hiện đại.

V. Kết luận

Nghiên cứu hấp thụ sóng điện từ của vật liệu biến hóa ở tần số GHz đã chỉ ra tiềm năng to lớn của các vật liệu này trong nhiều lĩnh vực. Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, việc tối ưu hóa cấu trúc và tính chất vật liệu có thể nâng cao hiệu suất hấp thụ. Điều này mở ra nhiều cơ hội cho việc phát triển các ứng dụng mới trong công nghệ hiện đại. Tương lai của vật liệu biến hóa hứa hẹn sẽ mang lại nhiều đột phá trong việc giải quyết các thách thức công nghệ hiện nay.