بهینه سازی خواص جذب امواج الکترومغناطیس کامپوزیت سیمان و نانولوله های کربنی چندجداره کربوکسیل با اتصال کوتاه و بار تطبیق شده موجبر

Abstract

پژوهش­های فراوانی در جذب و محافظت در برابر امواج الکترومغناطیسی، به منظور کاهش اثرات مضر تابش الکترومغناطیسی بر محیط زیست انجام شده است. برای جلوگیری از نفوذ امواج الکترومغناطیس محافظ­هایی با رسانندگی بالا استفاده می­شود. یک روش مناسب و مفید جهت دستیابی به مواد محافظتی در برابر امواج الکترومغناطیسی، افزودن مواد کربنی رسانا شامل الیاف کربن، رشته­های کربنی و نانو­لوله­های کربنی است. نانولوله­های کربنی به دلیل داشتن ساختارهای لوله­ای شکل دو بعدی و رسانایی بالا می­توانند به آسانی شبکه رسانایی را درون زمینه یک ماده تشکیل دهند و همین امر باعث می­شود که محیط، تراوایی الکتریکی بالایی داشته باشد. بنابراین، افزایش تلفات دی­الکتریک منجر به تلفات بازتاب امواج الکترومغناطیس می­شود. لذا حضور نانولوله­های کربنی در ماده جاذب باعث بهبود خواص جذب امواج الکترومغناطیسی می­شود. در این پژوهش خواص جذب امواج الکترومغناطیس کامپوزیت سیمان و نانولوله­های چندجداره عاملدار کربوکسیل با اشکال مختلف کایرال، زیگزاگ و آرمچیر با دو روش اتصال کوتاه موجبر و بار موجبری تطبیق شده مطالعه می­شود. تأثیر شکل MWCNT و ضخامت نمونه بر روی خواص جذب موج الکترومغناطیسی در رنج فرکانسی GHz 12-8 با روش اتصال کوتاه موجبر و بار موجبری تطبیق شده مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نمونه­ها در دو ضخامت mm 6 و3 تهیه و مقدار نانولوله اضافه شده wt% 1/0 می­باشد. اضافه کردن wt% 1/0 نانولوله، عملکرد جذب ملات سیمان را در رنج فرکانسی GHz 10-8 افزایش می­دهد. با افزایش ضخامت از mm 3 به mm 6، پهنای باند فرکانس اتلاف بازتاب برای کامپوزیت­های MWCNT / سیمان افزایش می­یابد، اما تعداد قله­ها کاهش می­یابد. با مقایسه نتایج جذب امواج نمونه­ها با دو روش مختلف استباط می­شود که جذب امواج نمونه­های با ضخامت mm 3 با روش بار تطبیقی بهتر از روش اتصال کوتاه بدون استفاده از بار تطبیقی می­باشد. در حالی که در نمونه­های با ضخامتmm 6 چندان تفاوتی حاصل نمی­شود. همچنین در روش اتصال کوتاه جذب امواج توسط نمونه­های کامپوزیت با ضخامت mm 3 در فرکانس­های کمتر از GHz 5/10 بهتر عمل کرده است، در حالی که در روش بار تطبیقی در فرکانس­های بیشتر از GHz 5/10، نمونه­های کامپوزیت جذب بهتری داشته­اند. علاوه برآن، جذب امواج نمونه­های کامپوزیت با ضخامت mm 6 با روش اتصال کوتاه در فرکانس­های کمتر و با روش بار تطبیقی در فرکانس­های بیشتر نتایج بهتری را نشان می­دهد. علاوه بر این، رفتار جذب نمونه کایرال با ضخامت mm 6 با دو نمونه دیگر متفاوت است، زیرا نانولوله‌های کایرال نامتقارن و نانولوله‌های زیگزاگ و آرمچیر متقارن هستند. تجزیه و تحلیل ساختاری و مورفولوژی سطح کامپوزیت­های سیمان / MWCNT با اشکال مختلف با استفاده از روش میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شده است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی کامپوزیت سیمان/ نانولوله چندجداره عاملدار کربوکسیل پراکندگی نانولوله­ها در کامپوزیت را نشان می­دهد. اتصال نانولوله­ها به یکدیگر و سیمان منجر به کاهش حفره­ها و تشکیل شبکه رسانای منطقه­ای می­شود. در نتیجه هدایت الکتریکی افزایش یافته و میدان الکترومغناطیسی در این شبکه تضعیف می­شود.