Изучение процессов взаимодействия электромагнитного излучения с композиционными материалами на основе многослойных наноуглеродных кластеров: экспериментальные исследования и теория линейного отклика презентация

наноуглеродных кластеров: экспериментальные исследования и теория линейного отклика

Магистерская диссертация магистранта кафедры
Лазерной физики и спектроскопии
Поддубской Олеси Германовны

Научный руководитель
Зав. лаб., д.ф.-м. н.,
НИИ ядерных проблем БГУ
Максименко Сергей Афанасьевич

в широком диапазоне длин волн, является одной из приоритетных проблем современной физики и химии наноматериалов. Такие материалы будут использоваться для ослабления рассеяния электромагнитного сигнала мишенью в целях затруднения его регистрации посредством радарной техники, для защиты человеческих глаз и оптических датчиков от интенсивного лазерного излучения, для электромагнитной экранировки электронных устройств и их пользователей от паразитного и вредного для здоровья электромагнитного излучения и т.д.

полимерные композиты на их основе.

Предмет исследования –
взаимодействия электромагнитного излучения с УЛС и полимерными композитами на их основе.

концентрации УЛС на электромагнитные свойства полимерных композитов. В рамках работы были решены следующие задачи:
Изучение УЛС (строение, способы получения, свойства)
Экспериментальное исследование частотного и температурного поведения комплексной диэлектрической проницаемости композитных материалов (УЛС/полиуретан, , УЛС/ПММА) в зависимости от степени диспергирования и концентрации УЛС
Построена теоретической модель, которая описывала бы наблюдаемые экспериментальные зависимости диэлектрической проницаемости образцов.
Сравнение экспериментальных данных и теоретических предсказаний (температурнаяСравнение экспериментальных данных и теоретических предсказаний (температурная и частотная зависимости )

заданным распределением по размерам включений. При этом принимается во внимание только дипольное взаимодействие элементов композита (модель Максвелл-Гарнетта). Разработанные модели и полученные экспериментальные результаты позволют предложить способы формирования электромагнитного отклика композитов (путем варьирования размеров, формы и плотности наноуглеродных включений и свойств матрицы), необходимые для создания новых покрытий, поглощающих электромагнитное излучение в широком диапазоне длин волн.

С60@C240@C540@C940@C150

ТЕМ изображения оболочек УЛС с дефектами (a-точечные дефекты,b-линейные дефекты, c-объемные дефекты ).

Электронно-микроскопическое изображение высокого разрешения продуктов отжига НА

проницаемости УЛС/ полиуретан композитов: 1-чистый полиуретан,2 – 1,9% УЛС, 3– 3,8% УЛС, 4– 7,5% УЛС.

проницаемости УЛС/ PММА :1- чистый ПММА, 2– 0,5% УЛС, 3– 1% УЛС, 4– 2% УЛС

проницаемости для УЛС/ПММА (0.5 % УЛС) при температуре350 К: 1 – чистый ПММА, 2– 0,5% УЛС.

бы избежать трудностей связанных с расхождение данных тензоров, предполагаем [2], что избыточный заряд qi описывается Гауссовым распределением:

Для больших фуллеренов

(t=1-k,
к – коэффициент экранирования).

С учетом экранирования внутренних слоев для поляризуемости УЛС получаем

Теория Максвелла – Гарнетта

Частотную зависимость поляризуемость фуллеренов можно ввести чисто формально, как это было сделано [4] используя выражения:

Частотную зависимость поляризуемость фуллеренов можно ввести чисто формально, как это было сделано используя выражения:

с -коэффициент пропорциональности

и УЛС/полиуретан тонкой пленки, с различной концентрацией УЛС: экспериментальные и теоретические данные.

% УЛС) композита от частоты.

основе УЛС (УЛС/ ПММА, УЛС/ полиуретан) в частотном диапазоне от 20 до 1 МГц и в температурном диапазоне 240 и 520 К.
Теоретическим моделированием и экспериментальными результатами было доказана, что даже малые концентрации УЛС в полимерном композите могут существенно изменить свойства исходного полимера (диэлектрическую проницаемость, температуру стеклования, плавления и т.д.).
Экспериментальные данные согласуются с результатами расчетов, основанных на измененной теории Максвелла – Гарнетта, применяющий во внимание распределение по размерам агломератов УЛС.

создание на их основе модифицированных полимерных покрытий.
Теоретическая модель электромагнитного отклика многокомпонентных композиционных материалов с дисперсией размеров включений
Концепция направленного формирования электромагнитного отклика композитов путем варьирования размеров, формы и плотности наноуглеродных включений и свойств матрицы
Прототипы новых покрытий, поглощающих ЭМИ в широком диапазоне длин волн