搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

碳纳米管复合吸波涂层微波吸收性能的模拟计算

陈明东 揭晓华 张海燕

引用本文:
Citation:

碳纳米管复合吸波涂层微波吸收性能的模拟计算

陈明东, 揭晓华, 张海燕

Simulation and calculation of the absorbing microwave properties of carbon nanotube composite coating

Chen Ming-Dong, Jie Xiao-Hua, Zhang Hai-Yan
PDF
导出引用
  • 如何利用碳纳米管复合吸波涂层的参数进行吸波性能优化是电磁屏蔽研究的热点之一. 涂层参数对吸波性能影响的研究主要停留在实验探索阶段,而碳纳米管的结构参数对吸波性能影响的研究鲜有报道. 因此,从微观结构层次研究涂层参数对吸波性能的影响有重要意义. 基于多壁碳纳米管的等效电路,利用碳纳米管结构参数与等效电路各元件参数的关系,研究了碳纳米管损耗微波的机理,建立了碳纳米管结构参数与微波反射率的关系式. 根据此关系式,利用Matlab软件模拟计算了碳纳米管管长、管径、涂层中碳纳米管的含量以及涂层厚度对微波反射率的影响. 模拟计算结果表明:涂层的微波反射率随碳纳米管含量变化的模拟曲线与实验结果符合;碳纳米管含量和厚度是影响吸收峰位置和吸收强度的重要参量,而碳纳米管直径和长度是主要影响吸收峰强度的参量.
    How to optimize the absorbing microwave properties by using the parameters of carbon nanotube composite coating is a hotspot in the study of electromagnetic shielding. However, the study on the influence of coating parameters on absorbing microwave properties mainly stays in the stage of experimental study, and the influence of structure parameters of carbon nanotube on absorbing microwave properties has not been reported yet. Therefore, it is significant to study the method of optimizing the absorbing microwave properties of materials through micro-structure of the carbon nanotube composite coating. Based on an equivalent circuit of multi-wall carbon nanotubes, using the relationship between the parameters of each element in the equivalent circuit to study the mechanism of carbon nanotube loss microwave, an expression of absorbing microwave properties about carbon nanotube structure parameters is derived. According to the expression, the microwave reflection ratio of coating is calculated and simulated by Matlab software, which is affected by the length, diameter and coating thickness of carbon nanotube and the number of carbon nanotubes. The simulation result shows that the variation of reflection ratio curve of coating with the number of carbon nanotubes is consistent with the experimental results. The number of carbon nanotubes and the thickness of coating are the vital parameters, which influence the absorption intensity and absorption position, while the diameter and length of carbon nanotube are the vital parameters, which influence the absorption intensity.
    • 基金项目: 广东省科技计划(批准号:2009B090300017)和广东省国际合作项目(批准号:2011B050300017)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Scinece and Technology Program of Guangdong Province, China (Grant No. 2009B090300017) and the International Cooperation Program of Guangdong Province, China (Grant No. 2011B050300017).
    [1]

    Pan R Q 2011 Chin. Phys. Lett. 28 066104

    [2]

    Moradi A 2013 Chin. Phys. B 22 064201

    [3]

    Xu Y G, Zhang D Y, Cai J, Yuan L, Zhang W Q 2012 J. Mater. Sci. Technol. 28 34

    [4]

    Zhao D L, Zeng X W, Shen Z M 2005 Acta Phys. Sin. 54 3878 (in Chinese) [赵东林, 曾宪伟, 沈曾民 2005 54 3878]

    [5]

    Wang J, Li H F, Huang Y H, Yu H B, Zhang Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 1946 (in Chinese) [王建, 李会峰, 黄运华, 余海波, 张跃 2010 59 1946]

    [6]

    Roberts J A, Imholt T, Ye Z, Dyke C A, Price D W, Tour J M 2004 J. Appl. Phys. 95 4352

    [7]

    Fan Z J, Luo G H, Zhang Z F 2006 Mater. Sci. Eng. B 132 85

    [8]

    Xu M H, Qi X S, Zhong W, Ye X J, Deng Y, Au C T, Jin C Q, Yang Z X, Du Y W 2009 Chin. Phys. Lett. 26 116103

    [9]

    Sun H G, Zhou Z X, Qin R H, Yuan C X, Zhang H F, Lu Y 2007 J. Harbin Inst. Technol. 39 474 (in Chinese) [孙洪国, 周忠祥, 秦汝虎, 袁承勋, 张海丰, 卢颖 2007 哈尔滨工业大学学报 39 474]

    [10]

    Hua S C, Wang H G, Wang L Y, Liu G, Zhao R X, Yao J X 2009 Acta Phys. Sin. 58 6534 (in Chinese) [华绍春, 王汉功, 汪刘应, 刘顾, 赵瑞星, 姚建勋 2009 58 6534]

    [11]

    Zhu H, Lin H, Guo H F, Yu L F 2007 Mater. Sci. Eng. B 138 101

    [12]

    Wang Z P, Zhang Z H, Qin S M, Wang L H, Wang X X 2008 Mater. Des. 29 1777

    [13]

    Peng Z H, Peng J C, Peng Y F, Wang J Y 2008 Chin. Sci. Bull. 52 3497

    [14]

    Li H, Yin W Y, Banerjee K, Mao T F 2008 IEEE Trans. Electron Dev. 55 1328

    [15]

    Zhang K L, Tian B, Zhu X S, Wang F, Wei J 2012 Nanoscale Res. Lett. 7 138

    [16]

    Han G Z, Chen M D, Guo P S, Li S X 2007 South China Univ. Technol. 35 52 (in Chinese) [韩光泽, 陈明东, 郭平生, 李绍新 2007 华南理工大学学报 35 52]

    [17]

    Prasad A, Prasad K 2007 Physica B 396 132

    [18]

    Peng Z H 2010 Ph. D. Dissertation (Changsha: Hunan University) (in Chinese) [彭志华 2010 博士学位论文 (长沙: 湖南大学)]

    [19]

    Yellampalli S 2011 Carbon Nanotubes Synthesis Characterization Applications (Croatia: InTech Press) pp265–278

  • [1]

    Pan R Q 2011 Chin. Phys. Lett. 28 066104

    [2]

    Moradi A 2013 Chin. Phys. B 22 064201

    [3]

    Xu Y G, Zhang D Y, Cai J, Yuan L, Zhang W Q 2012 J. Mater. Sci. Technol. 28 34

    [4]

    Zhao D L, Zeng X W, Shen Z M 2005 Acta Phys. Sin. 54 3878 (in Chinese) [赵东林, 曾宪伟, 沈曾民 2005 54 3878]

    [5]

    Wang J, Li H F, Huang Y H, Yu H B, Zhang Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 1946 (in Chinese) [王建, 李会峰, 黄运华, 余海波, 张跃 2010 59 1946]

    [6]

    Roberts J A, Imholt T, Ye Z, Dyke C A, Price D W, Tour J M 2004 J. Appl. Phys. 95 4352

    [7]

    Fan Z J, Luo G H, Zhang Z F 2006 Mater. Sci. Eng. B 132 85

    [8]

    Xu M H, Qi X S, Zhong W, Ye X J, Deng Y, Au C T, Jin C Q, Yang Z X, Du Y W 2009 Chin. Phys. Lett. 26 116103

    [9]

    Sun H G, Zhou Z X, Qin R H, Yuan C X, Zhang H F, Lu Y 2007 J. Harbin Inst. Technol. 39 474 (in Chinese) [孙洪国, 周忠祥, 秦汝虎, 袁承勋, 张海丰, 卢颖 2007 哈尔滨工业大学学报 39 474]

    [10]

    Hua S C, Wang H G, Wang L Y, Liu G, Zhao R X, Yao J X 2009 Acta Phys. Sin. 58 6534 (in Chinese) [华绍春, 王汉功, 汪刘应, 刘顾, 赵瑞星, 姚建勋 2009 58 6534]

    [11]

    Zhu H, Lin H, Guo H F, Yu L F 2007 Mater. Sci. Eng. B 138 101

    [12]

    Wang Z P, Zhang Z H, Qin S M, Wang L H, Wang X X 2008 Mater. Des. 29 1777

    [13]

    Peng Z H, Peng J C, Peng Y F, Wang J Y 2008 Chin. Sci. Bull. 52 3497

    [14]

    Li H, Yin W Y, Banerjee K, Mao T F 2008 IEEE Trans. Electron Dev. 55 1328

    [15]

    Zhang K L, Tian B, Zhu X S, Wang F, Wei J 2012 Nanoscale Res. Lett. 7 138

    [16]

    Han G Z, Chen M D, Guo P S, Li S X 2007 South China Univ. Technol. 35 52 (in Chinese) [韩光泽, 陈明东, 郭平生, 李绍新 2007 华南理工大学学报 35 52]

    [17]

    Prasad A, Prasad K 2007 Physica B 396 132

    [18]

    Peng Z H 2010 Ph. D. Dissertation (Changsha: Hunan University) (in Chinese) [彭志华 2010 博士学位论文 (长沙: 湖南大学)]

    [19]

    Yellampalli S 2011 Carbon Nanotubes Synthesis Characterization Applications (Croatia: InTech Press) pp265–278

  • [1] 李宇涵, 邓联文, 罗衡, 贺龙辉, 贺君, 徐运超, 黄生祥. 双层螺旋环超表面复合吸波体等效电路模型及微波损耗机制.  , 2019, 68(9): 095201. doi: 10.7498/aps.68.20181960
    [2] 莫漫漫, 马武伟, 庞永强, 陈润华, 张笑梅, 柳兆堂, 李想, 郭万涛. 基于拓扑优化设计的宽频吸波复合材料.  , 2018, 67(21): 217801. doi: 10.7498/aps.67.20181170
    [3] 陈姝媛, 阮存军, 王勇. 带状注速调管多间隙扩展互作用输出腔等效电路的研究.  , 2014, 63(2): 028402. doi: 10.7498/aps.63.028402
    [4] 黄亚平, 云峰, 丁文, 王越, 王宏, 赵宇坤, 张烨, 郭茂峰, 侯洵, 刘硕. Ni/Ag/Ti/Au与p-GaN的欧姆接触性能及光反射率.  , 2014, 63(12): 127302. doi: 10.7498/aps.63.127302
    [5] 李思佳, 曹祥玉, 高军, 郑秋容, 赵一, 杨群. 低雷达散射截面的超薄宽带完美吸波屏设计研究.  , 2013, 62(19): 194101. doi: 10.7498/aps.62.194101
    [6] 胡丰伟, 包伯成, 武花干, 王春丽. 荷控忆阻器等效电路分析模型及其电路特性研究.  , 2013, 62(21): 218401. doi: 10.7498/aps.62.218401
    [7] 吴超, 吕绪良, 曾朝阳, 贾其. 基于阻抗模拟的等效电磁参数研究.  , 2013, 62(5): 054101. doi: 10.7498/aps.62.054101
    [8] 张小丽, 林书玉, 付志强, 王勇. 弯曲振动薄圆盘的共振频率和等效电路参数研究.  , 2013, 62(3): 034301. doi: 10.7498/aps.62.034301
    [9] 白春江, 李建清, 胡玉禄, 杨中海, 李斌. 利用等效电路模型计算耦合腔行波管注-波互作用.  , 2012, 61(17): 178401. doi: 10.7498/aps.61.178401
    [10] 王建, 李会峰, 黄运华, 余海波, 张跃. 碳纳米管/四针状纳米氧化锌复合涂层的电磁波吸收特性.  , 2010, 59(3): 1946-1951. doi: 10.7498/aps.59.1946
    [11] 华绍春, 王汉功, 汪刘应, 刘顾, 赵瑞星, 姚建勋. 微弧等离子喷涂碳纳米管/纳米Al2O3-TiO2复合涂层的吸波性能研究.  , 2009, 58(9): 6534-6541. doi: 10.7498/aps.58.6534
    [12] 刘世元, 顾华勇, 张传维, 沈宏伟. 基于修正等效介质理论的微纳深沟槽结构反射率快速算法研究.  , 2008, 57(9): 5996-6001. doi: 10.7498/aps.57.5996
    [13] 何燕飞, 龚荣洲, 王 鲜, 赵 强. 蜂窝结构吸波材料等效电磁参数和吸波特性研究.  , 2008, 57(8): 5261-5266. doi: 10.7498/aps.57.5261
    [14] 曹佳伟, 黄运华, 张 跃, 廖庆亮, 邓战强. 四针状纳米氧化锌电磁波吸收特性.  , 2008, 57(6): 3641-3645. doi: 10.7498/aps.57.3641
    [15] 冯素娟, 尚 亮, 毛庆和. 利用偏振控制器连续调节光纤环镜的反射率.  , 2007, 56(8): 4677-4685. doi: 10.7498/aps.56.4677
    [16] 王晓慧, 吕志伟, 林殿阳, 王 超, 汤秀章, 龚 坤, 单玉生. 宽带KrF激光抽运的受激布里渊散射反射率研究.  , 2006, 55(3): 1224-1230. doi: 10.7498/aps.55.1224
    [17] 刘顺华, 崔晓冬, 赵彦波. 涂层球体混合体系的等效介电常数计算及应用.  , 2006, 55(11): 5764-5768. doi: 10.7498/aps.55.5764
    [18] 李洪奇. 介观压电石英晶体等效电路的量子化.  , 2005, 54(3): 1361-1365. doi: 10.7498/aps.54.1361
    [19] 吕志伟, 王晓慧, 林殿阳, 王 超, 赵晓彦, 汤秀章, 张海峰, 单玉生. KrF激光受激布里渊散射反射率稳定性的研究.  , 2003, 52(5): 1184-1189. doi: 10.7498/aps.52.1184
    [20] 王均宏. 脉冲电压电流沿偶极天线传播过程的等效电路法分析.  , 2000, 49(9): 1696-1701. doi: 10.7498/aps.49.1696
计量
  • 文章访问数:  6934
  • PDF下载量:  685
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-10-20
  • 修回日期:  2013-11-29
  • 刊出日期:  2014-03-05

/

返回文章
返回
Baidu
map