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

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 tôi, 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 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 trò to lớn tương lai Hàng năm, nhiều loại vật liệu nghiên cứu phát triển để ứng dụng đời sống hàng ngày, lĩnh vực đòi 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 nguyên hoá 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 qn Từ thực tế chúng tơi 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 là: Chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ tần số radar với khả hấp thụ tối ưu nhất, lý tính phù hợp bền mơi 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 SBR : Cao su styrene butadien 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 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 HÌNH ẢNH TRONG LUẬN VĂN CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ 1.1 CÁC LOẠI NGUYÊN LIỆU DÙNG CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ Radar hoạt động tần sô vô tuyến siêu cao tần, có bước sóng siêu cực ngắn, dạng xung phát theo tần số lập xung định Nhờ vào ănten, sóng radar tập trung thành luồng hẹp phát vào không gian Trong trình lan truyền, sóng radar gặp bất kỵ mục tiêu bị phản xạ trở lại Tín hiệu phản xạ trở lại chuyển sang tín hiệu điện Nhờ biết vận tốc sóng, thời gian sóng phản xạ trở lại nên biết khoảng cách từ máy phát đến mục tiêu Sóng radio dễ dàng tạo với cường độ thích hợp, phát lượng sóng cực nhỏ sau khuếch đại vài lần Vì radar thích hợp để định vị vật khoảng cách xa mà phản xạ khác âm hay ánh sáng yếu không đủ để định vị Tuy nhiên, sóng radio khơng truyền xa mơi trường nước, đó, mặt biển, người ta khơng dùng radar để định vị mà thay vào máy sonar dùng siêu âm Đài radar có chức trạm phát thu EW Mỗi loại radar phát thu sóng một, vài tần số định Dải tần làm việc đài radar nằm dải sóng ngắn tương ứng với dải tần số khoảng – 110 GHz Các dải tần làm việc loại đài radar chia thành nhiều loại (bảng 1.1) thực tế đa số đài radar làm việc dải tần X, Ku số loại dải Ka LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên Bảng 1.1 Dải tần số sóng điện từ Tên dải tần Tần số (GHz) Bước sóng chuẩn Dải Ka 27 – 38 mm Dải K 18 – 27 cm Dải Ku 12 – 18 cm Dải X – 12 cm Dải C 4–8 cm Dải S 2–4 10 cm Dải L 1–2 20 cm Các nguyên liệu dùng để chế tạo vật liệu hấp thụ sóng radar (radar absorption materials – RAM) phân thành hai nhóm theo chế hấp thụ: - Vật liệu hấp thụ sóng điện từ theo chế tổn hao điện: vật liệu có tính chất tổn hao điện mơi cao polyme dẫn điện, - chất điện môi phức hợp, chất điện ly rắn v.v Vật liệu hấp thụ sóng điện từ theo chế tổn hao từ: vật liệu từ có độ từ thẩm riêng cao hợp kim sắt từ, phức cacbonyl sắt từ, ferit từ garnet từ.v.v 1.1.1 Vật liệu tổn hao từ 1.1.1.1 Giới thiệu loại vật liệu từ Vật liệu từ loại vật liệu có khả cảm ứng từ cao tạo từ thông Vật liệu sắt từ vật liệu từ có khả làm tăng lượng từ thơng vật liệu có lực từ trường đặt vào Vật liệu sắt từ chia làm hai nhóm riêng biệt vật liệu từ cứng vật liệu từ mềm Vật liệu từ cứng sử dụng thiết bị ghi audio/video, chuyển đổi lượng, thiết bị điều khiển dòng electron Các vật liệu từ mềm chủ yếu sử dụng lĩnh vực nhớ computer, hệ thống nhận tín hiệu TV, radio thiết bị vơ tuyến, thiết bị vi sóng: thiết bị quang - từ Các loại vật liệu có tính chất từ đa dạng, đó, loại vật liệu từ phân chia theo cấu trúc phân tử độ cảm ứng ứng vật liệu thành nhóm: LÊ ĐỖ VIỆT HÙNG TS NGUYỄN THU HÀ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ sở cao su tự nhiên - Vật liệu nghịch từ - Vật liệu thuận từ vật liệu phản sắt từ - Vật liệu sắt từ ferit từ Vật liệu nghịch từ vật liệu phản sắt từ có tính chất từ phụ thuộc vào lực từ trường ngồi Do phần này, chúng tơi tập trung khảo sát tính chất vật liệu sắt từ vật liệu ferit từ khả áp dụng chế tạo RAM Vật liệu sắt từ loại thép từ có độ dẫn điện lớn tổn hao dòng cảm ứng cao (dòng Eddy) sử dụng lĩnh vực lượng điện Vật liệu ferit từ oxyt kim loại có cơng thức chung MO.Fe2O3 (M: kim loại hoá trị 2) ứng dụng lĩnh vực vô tuyến tần số cao 1.1.1.2 Khả hấp thụ sóng điện từ vật liệu điện từ Vật liệu từ thành phần chế tạo loại RAM có chức làm cấu tử hấp thụ từ vật liệu Khả hấp thụ sóng điện từ dải sóng hấp thụ vật liệu RAM phụ thuộc vào tính chất từ, độ từ thẩm tần số làm việc vật liệu từ Mỗi loại vật liệu ferit ứng dụng chế tạo RAM dải tần định Ví dụ vật liệu Fe từ số ferit từ mềm MnZn-ferit, NiZn-ferit có dải tần làm việc thấp (