Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ trên cơ sở cao su tự nhiên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --- - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ TRÊN CƠ SỞ CAO SU TỰ NHIÊN LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG Hungviet2809@gmail.com Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học Hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THU Viện: HÀ Kỹ thuật hóa học HÀ NỘI, 11/2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --- - LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ TRÊN CƠ SỞ CAO SU TỰ NHIÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN THU HÀ HÀ NỘI, 11/ 2019 Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên LỜI CAM ĐOAN Luận văn cơng trình nghiên cứu cá nhân tơi, thực hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Thu Hà Các số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn hồn tồn trung thực Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm lời cam đoan Học viên Lê Đỗ Việt Hùng LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên Mục lục LỜI CAM ĐOAN MỞ ĐẦU MỤC TIÊU LUẬN VĂN DANH MỤC VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN DANH MỤC HÌNH ẢNH TRONG LUẬN VĂN 10 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ 12 1.1 CÁC LOẠI NGUYÊN LIỆU DÙNG CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ 12 1.1.1 Vật liệu tổn hao từ 13 1.1.2 Vật liệu tổn hao điện 15 1.1.3 Polyaniline (PANi) 23 1.1.4 Cao su tự nhiên (NR) 37 1.2 CƠ CHẾ HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ 40 1.2.1 Cấu trúc hấp thụ triệt tiêu lượng sóng điện từ phương pháp giao thoa, tán xạ 40 1.2.2 Cấu trúc hấp thụ sóng điện từ tạo mạch cộng hưởng 43 1.2.3 Cấu trúc hấp thụ sóng điện từ dạng chắn Salisbury lớp Dallenbach 46 1.2.4 Cấu trúc hấp thụ sóng điện từ đa lớp (cấu trúc Jaumann) 49 LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên 1.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ 51 1.3.1 Nguyên lý hoạt động đài radar phản xạ sóng điện từ bề mặt kim loại 51 1.3.2 Cơ sở lý thuyết vật liệu hấp thụ sóng điện từ 55 1.3.3 Nguyên tắc chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ 55 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 57 2.1 Nguyên liệu, hoá chất 57 2.2 Phương pháp nghiên cứu 57 2.2.1 Phương pháp chế tạo vật liệu 57 2.2.2 Phương pháp xác định tính chất, cấu trúc vật liệu 59 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 68 3.1 Ảnh hưởng hàm lượng chất độn PANi graphit tới tính chất lý vật liệu 68 3.2 Hàm lượng liên kết chéo hiệu lưu hóa cao su mẫu 70 3.3 Góc thấm ướt mẫu vật liệu 71 3.5 Độ hấp thụ sóng điện từ 77 3.6 Hình thái học vật liệu 80 KẾT LUẬN 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên MỞ ĐẦU Ngày vật liệu polymer nói chung cao su nói riêng nghiên cứu ứng dụng khắp giới Với mức tiêu thụ hàng năm cỡ 1,5 triệu tương đương với tốc độ tăng trưởng từ tới 10% năm Có thể thấy kinh tế kỹ thuật có vai trị to lớn tương lai Hàng năm, nhiều loại vật liệu nghiên cứu phát triển để ứng dụng đời sống hàng ngày, lĩnh vực địi hỏi vật liệu tính cao, ưu việt quân khoa học vũ trụ… Cao su nguồn nguyên liệu phổ biến nước ta đánh giá có chất lượng cao so với cao su của nước giới Đây loại polyme tự nhiên có mủ cao su Hevea Brasiliensis, có tính vượt trội khả đàn hồi, chịu biến dạng… Trong tình trạng nguồn tài ngun hố thạch (dầu mỏ, than đá) trở nên cạn kiệt, việc tìm hướng nghiên cứu với vật liệu khơng có nguồn gốc dầu mỏ hướng đáng quan tâm Ở Việt Nam, năm qua có nhiều cơng trình nghiên cứu chế tạo ứng dụng loại cao su mang lại hiệu khoa học kinh tế xã hội đáng kể Tuy nhiên nghiên cứu chủ yếu tập trung vào số loại tính cao su đơn giản phạm vi ứng dụng chưa mở rộng triệt để lĩnh vực công nghệ cao Hiện nước phát triển phát triển không ngừng đẩy nhanh nghiên cứu ứng dụng loại vật liệu vào khoa học kỹ thuật công nghệ cao mà dẫn đầu ứng dụng cho quân Đã có nhiều nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ với loại vật liệu đa dạng ceramic, composite, sắt ferit từ,… Tuy nhiên vật liệu polyme đàn hồi cao su cịn hạn chế Vì đưa ý tưởng nghiên cứu vật liệu hấp thụ sóng điện từ dựa loại cao su để tận dụng tính ưu việt Loại cao su chúng LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên muốn nghiên cứu cao su thiên nhiên với nhiều tính chất ưu việt giá thành vượt trội so với loại cao su tổng hợp khác Từ thực tế chọn đề tài: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên” làm chủ luận văn LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên MỤC TIÊU LUẬN VĂN Chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ tần số radar với khả hấp thụ tối ưu Độ hấp thụ mong muốn dự kiến hấp thụ 90% lượng sóng cao tần radar khoảng từ 12Ghz tới 18GHz Cơ lý tính với độ bền kéo đứt tối thiểu 10Mpa bền môi trường, đáp ứng yêu cầu để chế tạo sản phẩm có ứng dụng thực tế Để thực mục tiêu trên, luận văn chọn đối tượng nghiên cứu hệ cao su tự nhiên gồm cấu tử cao su tự nhiên (NR), Polyaniline (PANi) graphit (than đen) LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên DANH MỤC VIẾT TẮT ABS : Polyacrylonitril-butadien-styren ACM : Cao su polyacrilat ACN : Acrylonitril BR : Cao su butadien CR : Cao su cloropren CZ : N-Cyclohexyl-2-benzothiazole sulfenamide CSM : Hypalon DOP : Dioctylphtalat ENR : Cao su tự nhiên epoxy hóa EPM : Cao su polyetylen-propylen EPDM : Cao su polyetylen-propylen EVA : Etylen-vinyl axetat FKM : Cao su flo HNPR : Cao su nitril hydro hóa IIR : Cao su butyl NBR : Cao su nitril PANi : Poly Aniline SEM : Kính hiển vi điện tử quét TGA : Phân tích nhiệt trọng lượng RAM : Vật liệu hấp thụ sóng điện từ LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN Bảng 1.1 Dải tần số sóng điện từ 13 Bảng 1.2: Ảnh hưởng hàm lượng graphit đến độ dẫn composite PE 18 Bảng 1.3 Độ dẫn điện vật liệu 21 Bảng 1.4 Các chất pha tạp vào polyme dẫn điện .22 Bảng 1.5 Độ dẫn PANi số môi trường axit .27 Bảng 1.6 Các loại polyme tổng hợp ưu nhược điểm 42 Bảng 2.1 Thành phần đơn chế tạo vật liệu .58 Bảng 3.2 Góc thấm ướt mẫu 73 LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ