Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất của một số vật liệu tổ hợp cấu trúc micro nano hấp thụ dải sóng tần số cao

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN ĐỨC HUY NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU TỔ HỢP CẤU TRÚC MICRO-NANO HẤP THỤ DẢI SÓNG TẦN SỐ CAO LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANO HÀ NỘI - 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN ĐỨC HUY NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU TỔ HỢP CẤU TRÚC MICRO-NANO HẤP THỤ DẢI SÓNG TẦN SỐ CAO Chuyên ngành: Vật liệu linh kiện nano Mã số: 18205080 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANO Người hướng dẫn khoa học: TS Bùi Đình Tú PGS.TS Phạm Đức Thắng HÀ NỘI - 2020 LỜI CẢM ƠN Lời cho phép tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành lời cảm ơn sâu sắc tới hai Thầy hướng dẫn: TS Bùi Đình Tú (Khoa Vật lý kỹ thuật PGS.TS Phạm Đức Thắng (Khoa Vật lý kỹ thuật – Trường Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội) Hai Thầy lan truyền cho niềm đam mê học tập nghiên cứu tạo điều kiện thuận lợi cho hồn thành Luận văn tốt nghiệp Hai Thầy không trang bị cho kiến thức bổ ích chun mơn khoa học mà cịn phương pháp tư duy, cách làm việc có hệ thống, hiệu cách đối nhân xử Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ths Nguyễn Đăng Cơ, người Thầy, người anh bảo tận tình hướng dẫn cách nghiên cứu, dạy kỹ thực hành, thực nghiệm từ ngày Tơi cảm ơn nhóm nghiên cứu giúp đỡ nhiệt tình suốt thời gian tơi làm luận văn Ngồi ra, tơi xin trân trọng cảm ơn tồn thể q Thầy, Cơ Anh, Chị công tác Khoa Vật lý kỹ thuật Công nghệ nano, Trường Đại học Công nghệ, ĐHQG HN giảng dạy, dìu dắt cung cấp cho tơi tư tảng khoa học từ kiến thức đến chun sâu giúp tơi hồn thành luận văn Đặc biệt muốn gửi tình cảm yêu thương đến gia đình, bạn bè, người thân chỗ dựa tinh thần vững giúp tơi vượt qua khó khăn, cổ vũ động viên tơi hồn thành luận văn ln ủng hộ theo đuổi đam mê khoa học Một lần tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày….tháng ….năm 2020 Học viên Trần Đức Huy Tóm tắt Các hệ vật liệu sắt điện Bi0,5 ( Na0,80 K0,20 )0,5 TiO3 , vật liệu từ Fe3O4 tổng hợp phương pháp sol-gel phương pháp đồng kết tủa Cấu trúc tinh thể, hình thái tính chất điện từ vật liệu nano BNKT BNKT-xFe3O4 nghiên cứu Tính chất hấp thụ sóng điện từ hệ vật liệu tổ hợp BNKT-xFe3O4/Cellwax khảo sát dải tần số từ 2-18 GHz Sự phụ thuộc hệ số tổn hao phản xạ Reflection Loss (RL) vào tần số (f) hệ vật liệu sắt điện có độ dày (d) thay đổi Đường hấp thụ RL xuất đỉnh hấp thụ rõ với giá trị RL đạt cực đại -21.68 dB tương ứng với độ hấp thụ sóng điện từ 99% tần số 13.67 GHz mẫu BNKT/Cellwax tỉ lệ 50:50 độ dày x=3.2 mm xác nhận gây chế Phù hợp trở kháng (Z matching) Với tham gia hệ hạt nano từ cấu trúc vật liệu, độ tổn hao phản xạ RL xác định xảy chế kết hợp tổn hao từ tính tổn hao điện mơi, độ tổn hao phản xạ tồn phần RL đạt giá trị cực đại đạt -7,13 dB độ dày x=2.6 Nghiên cứu mở hướng phát triển cho hệ hạt BNKT ứng dụng hấp thụ sóng điện từ tần số cao Từ khóa: Vật liệu tổ hợp, BNKT-Fe3O4, hấp thụ sóng điện từ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu tơi hướng dẫn TS Bùi Đình Tú PGS.TS Phạm Đức Thắng hỗ trợ nhóm nghiên cứu Các kết trình bày luận văn thực chưa công bố tất hình thức ngoại trừ công bố đứng tên Các thông tin, tài liệu tham khảo từ nguồn sách, tạp chí, báo sử dụng luận văn liệt kê vào danh mục tài liệu tham khảo Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước Nhà trường lời cam đoan Học viên thực Trần Đức Huy Mục Lục CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Sóng điện từ ứng dụng 1.2 Cơ sở lý thuyết sóng điện từ Sự tán xạ phản xạ Các kỹ thuật khử phản xạ 1.3 Các chế hấp thụ sóng điện từ Cơ chế tổn hao điện môi 10 Cơ chế tổn hao từ 12 Cơ chế tổn hao xoáy 14 Ảnh hưởng hiệu ứng hấp thụ bề mặt 14 1.4 Vật liệu hấp thụ sóng điện từ 16 1.5 Vật liệu điện BNKT vật liệu từ Fe3O4 19 BNKT 19 Fe3O4 22 1.6 Kết luận chương 24 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 25 2.1 Chế tạo vật liệu 25 Vật liệu BNKT 25 Chế tạo vật liệu Fe3O4 29 Chế tạo vật liệu tổ hợp BNKT-xFe3O4/Cellxax 30 2.2 Các kỹ thuật khảo sát 30 Khảo sát cấu trúc tinh thể phương pháp nhiễu xạ tia X 30 Khảo sát hình thái học bề mặt 32 Phương pháp đo phổ sắc tán lượng 33 Phương pháp đo đường cong từ trễ (M-H) 34 Khảo sát độ tổn hao phản xạ RL 35 2.3 Phương pháp mô 38 Xây dựng chương trình tính tốn độ hấp thụ RL 38 Thiết kế giao diện chạy chương trình tính tốn hệ số hấp thụ RL 40 2.4 Kết luận chương 41 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42 3.1 Đặc trưng cấu trúc thành phần vật liệu BNKT 42 3.2 Đặc trưng tính chất từ Fe3O4 44 3.3 Tính chất hấp thụ sóng điện từ hệ hạt BNKT50_Cellwax50 46 3.4 Tính chất hấp thụ BNKT-Fe3O4/Cellwax tỉ lệ 25:25:50 52 3.5 Kết luận chương 55 KẾT LUẬN 56 DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU Hình 1.1 Hằng số điện mơi phụ thuộc vào tần số 10 Hình 1.4 Một mẫu magnetit bán đảo Kola, Nga, tinh thể bát diện màu đen kim loại, có kích thước lên đến 2,7 cm [29] 22 Hình 2.1 Quy trình tổng hợp vật liệu BNKT phương pháp quay phủ sol-gel [4] 25 Hình 2.2 Quy trình chế tạo sol BNKT 26 Hình 2.3 Chế tạo tiền chất Bi 27 Hình 2.4 Chế tạo tiền chất Ti 27 Hình 2.5 Chế tạo tiền chất Na, K 28 Hình 2.6 Chế tạo tiền chất BNKT 28 Hình 2.7 Quy trình tổng hợp vật liệu Fe3O4 29 33 Hình 2.8 Thiết bị kính hiển vi điện tử quét SEM 33 Hình 2.9 Máy FE-SEM Hitachi S-4800 Viện Khoa học vật liệu 34 Hình 2.10 Cấu tạo kết đo thiết bị VSM 34 Hình 2.11 Quy trình tạo mẫu đo vịng xuyến để đo EMW từ nguyên liệu ban đầu 35 Hình 2.12 Hình ảnh sơ đồ lắp đặt phép đo phản xạ truyền qua với hệ đo Agilent PNA Network analyser 36 Hình 2.13 Mơ hình sóng phản xạ bề mặt mẫu hấp thụ 37 Hình 2.14 Phần mềm mô Matlab R2018a 40 Hình 3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu gốm BNKT 42 Hình 3.2 Ảnh SEM hệ hạt BNKT 43 Hình 3.3 Phổ tán sắc lượng tia X mẫu BNKT 44 Hình 3.4 Giản đồ nhiễu xạ tia X Fe3O4 44 Hình 3.5 Ảnh SEM hạt nano từ Fe3O4 45 Hình 3.6 Đường cong từ hóa vật liệu từ Fe3O4 46 Hình 3.7 Sự phụ thuộc RL vào tần số mẫu vật liệu BNKT/Cellwax tỉ lệ 50:50 với độ dày khác 47 Hình 3.8 Biến thiên phần thực ɛ’ phần ảo ɛ’’ điện môi vào tần số vật liệu BNKT/Cellwax tỉ lệ 50:50 tương ứng 49 Hình 3.9 Biến thiên phần thực µ’ phần ảo µ’’ độ thẩm từ vào tần số vật liệu BNKT/Cellwax tỉ lệ 50:50 tương ứng 50 Hình 3.10 Độ tổn hao điện môi độ tổn hao từ theo tần số hệ vật liệu BNKT/Cellwax tỉ lệ 50:50 tương ứng 51 Hình 3.11 Sự phụ thuộc RL |Z/Zo| vào tần số hệ vật liệu BNKT/Cellwax tỉ lệ 50:50 51 Hình 3.12 Sự phụ thuộc RL vào tần số hệ vật liệu BNKT-Fe3O4/Cellwax tỉ lệ 25:25:50 với độ dày khác 52 Hình 3.13 Độ tổn hao điện môi độ tổn hao từ theo tần số hệ vật liệu BNKTFe3O4/Cellwax 54 Hình 3.14 Sự phụ thuộc RL |Z/Zo| tần số hệ vật liệu BNKT-Fe3O4/Cellwax tỉ lệ 25:25:50 54 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các dải tần số sóng điện từ ứng dụng tương ứng [13] Bảng 1.2 Mối quan hệ hệ số phản xạ lượng hấp thụ [28] 15 Bảng 2.1 Hóa chất sử dụng để chế tạo sol BNKT 26 Bảng 2.2 Vật liệu tổ hợp BNKT/Cellwax BNKT-xFe3O4/Cellwax với độ dày tỉ lệ tương ứng 30 Bảng 3.1 Mối tương quan độ dày, tần số độ hấp thụ phản xạ vật liệu BNKT/Cellwax tỉ lệ 50:50 48 Bảng 3.2 Mối tương quan độ dày, tần số độ hấp thụ phản xạ tương ứng vật liệu gốm BNKT-Fe3O4/Cellwax 53 đường cong từ trễ cho biết lực kháng từ HC = 0.0137 kOe, từ độ dư Mr ~ emu/g từ độ bão hòa MS = 49.865 emu/g, lợi lớn góp phần chế tạo vật liệu tổ hợp cho khả hấp thụ cao Hình 3.6 Đường cong từ hóa vật liệu từ Fe3O4 3.3 Tính chất hấp thụ sóng điện từ hệ hạt BNKT/Cellwax Tính chất hấp thụ sóng điện từ hạt nano BNKT khảo sát dải tần số từ GHz đến 18 GHz sử dụng thiết bị phân tích mạng Agilent PNA Network analyser Sự phụ thuộc hệ số tổn hao phản xạ RL trở kháng Z tần số lớp vật liệu BNKT có độ dày khác từ 1.4÷4 mm hình 3.7 (hình nhỏ hình 3.7 kết đo dải 2-18 GHz) Việc lựa chọn độ dày từ 1.4ữ4 mm phự hp vi iu kin ẳ bc sóng tính ứng dụng tính thực tế thiết kế lớp vật liệu hấp thụ sóng điện lớp vỏ thiết bị 46 Hình 3.7 Sự phụ thuộc RL vào tần số mẫu vật liệu BNKT/Cellwax tỉ lệ 50:50 với độ dày khác Nhìn chung tất mẫu thể khe cộng hưởng đường cong RL(f) vùng tần số cao gần 14 GHz Quan sát đường cong RL(f) mẫu BNKT ta thấy có đỉnh xuất hấp thụ cộng hưởng rõ với giá trị RL đạt cực đại -21.68 dB tương ứng với độ hấp thụ 99% tần số cộng hưởng frl = 13.70 GHz Hơn nữa, quan sát hình 3.7 ta thấy có biến thiên tần số cộng hưởng, tần số cộng hưởng có xu hướng giảm dần độ dày vật liệu tăng lên Bảng 3.1 mối tương quan độ dày, tần số độ hấp thụ phản xạ RL cực đại mẫu BNKT/Cellwax Số liệu rằng, độ hấp thụ phản xạ vật liệu xuất khoảng tần số rộng từ 13 đến 16 GHz, giá trị RL có xu hướng tăng dải độ dài từ 1.4 đến 3.2 mm sau có xu hướng giảm dần Trong giải độ dày, giá trị RL cực đại thăng giáng theo độ dày khác Hiệu ứng xuất báo cáo trước số vật liệu hấp thụ sóng điện từ [30, 31] Sự thay đổi đóng góp khác chế tổn hao phản xạ chế hấp thụ vào độ tổn hao phản xạ vật liệu tần số (tần số hấp thụ RL) tổn hao tổng lớn 47 Bảng 3.1 Mối tương quan độ dày, tần số độ hấp thụ phản xạ vật liệu BNKT/Cellwax tỉ lệ 50:50 STT Độ dày d (mm) 10 11 12 13 14 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 Tần số f (GHz) Độ hấp thụ phản xạ RL cực đại 15.95 -1.86 15.63 -6.30 15.44 -1.10 15.22 -5.51 15.04 -0.02 14.55 -4.10 14.24 -13.20 14.19 -20.13 14.15 -5.95 13.7 -21.68 13.79 -7.42 13.65 -10.16 13.39 -10.97 13.34 -19.51 Phân tích vào cấu trúc thành phần độ hấp thụ RL(f), thành phần độ thẩm từ số điện môi tương đối vật liệu Như trình bày chương 1, thành phần thực  ',  ' đại diện cho khả lưu trữ lượng, Trong phần ảo  '',  '' đại diện phần lượng tổn hao 48 Hình 3.8 Biến thiên phần thực ɛ’ phần ảo ɛ’’ điện môi vào tần số vật liệu BNKT/Cellwax tỉ lệ 50:50 tương ứng Hằng số điện môi vật liệu gồm phần thực ɛ’ đặc trưng cho khả tích trữ giá trị điện môi phần ảo ɛ’ đặc trưng cho khả mát giá trị điện mơi Từ hình 3.8, khoảng tần số nhỏ 13 GHz lớn 16 GHz, giá trị ɛ’ lớn ɛ’’ Tuy nhiên giải tần từ 13-16 GHz, giá trị ɛ’ ɛ’’ biến thiên tần số định, ɛ’ suy giảm mạnh ɛ’ có xu hướng tăng nhanh chóng dẫn tới phần mát lượng chiếm ưu Từ lý giải việc giá trị RL đạt cực đại phần nguyên nhân tổn hao điện mơi gây 49 Hình 3.9 Biến thiên phần thực µ’ phần ảo µ’’ độ thẩm từ vào tần số vật liệu BNKT/Cellwax tỉ lệ 50:50 tương ứng Tương tự với giá trị điện mơi, theo hình 3.9, độ thẩm từ vật liệu gồm phần thực µ’ vào ảo µ’ đại diện cho khả tích trữ tổn hao từ tính vật liệu Sự thay đổi thành phần độ từ thẩm vật liệu BNKT/Cellwax vẽ lại hình 3.9 Nhìn chung thành phần độ thẩm từ theo từ tính có xu hướng biến đổi giống với thành phần điện môi giá trị độ lớn, thành phần độ thẩm từ có giá trị nhỏ so với thành phần điện mơi nên điểm cực trị, đóng góp thành phần tổn hao từ nhỏ nhiều so với tổn hao điện mơi Có thể nhận định rằng, loại lượng điện từ, vật liệu BNKT với chế tổn hao điện môi chế tính cho khả hấp thụ sóng điện từ dải tần từ 2-18GHz Trên hình 3.10 chúng tơi trình bày phụ thuộc số tan  (bằng thương phần mát lượng chia cho độ tích trữ lượng) Theo tổn hao điện mơi xác định đóng góp cho tổn hao RL tần số 13,67 GHz , nhiên với độ thẩm từ tương đối nhỏ, chứng tỏ vật liệu BNKT tồn tính chất từ tính với tính chất nghịch từ yếu bắt nguồn từ thiếu hụt ion Ti4+ vị trí bát diện cấu trúc pevroskite 50 vài tinh thể, thành phần sắt từ yếu nhiệt độ phòng cho bắt nguồn từ khuyết tật lõi Ti Oxi [23,30] Hình 3.10 Độ tổn hao điện mơi độ tổn hao từ theo tần số hệ vật liệu BNKT/Cellwax tỉ lệ 50:50 tương ứng Hình 3.11 Sự phụ thuộc RL |Z/Zo| vào tần số hệ vật liệu BNKT/Cellwax tỉ lệ 50:50 Cơ chế hấp thụ xảy đỉnh cộng hưởng xác định thông qua việc xem xét mối liên hệ đường phụ thuộc tần số RL tỉ số |Z/Zo| vùng tần số lân cận 51 đỉnh cộng hưởng (Hình 3.11) Ta thấy mẫu BNKT/Cellwax có giá trị trở kháng tần số hấp thụ cực đại frl sát với điều kiện |Z/Zo| = Điều chứng tỏ hấp thụ sóng điện từ chế phù hợp trở kháng định 3.4 Tính chất hấp thụ BNKT-Fe3O4/Cellwax tỉ lệ 25:25:50 Cơ chế hấp thụ sóng điện từ lịng vật liệu tổ hợp BNKT-Fe3O4/Cellwax gây hai loại tổn hao từ tính tổn hao điện mơi Sự xuất hạt Fe3O4 với đóng góp từ tính hệ vật liệu tổ hợp làm thay đổi tính chất từ vật liệu qua thay đổi tổn hao từ khả hấp thụ sóng điện từ hệ Hình 3.12 phụ thuộc RL vào tần số hệ vật liệu BNKT-Fe3O4/Cellwax tỉ lệ 25:25:50 với độ dày khác (hình nhỏ hình 3.12 kết đo dải 2-18GHz) Hình 3.12 Sự phụ thuộc RL vào tần số hệ vật liệu BNKT-Fe3O4/Cellwax tỉ lệ 25:25:50 với độ dày khác Quan sát hình 3.12, chế dịch chuyển đỉnh hấp thụ RL cực đại tương đối giống với hệ vật liệu BNKT-Fe3O4/Cellwax tỉ lệ 25:25:50 Các đường tổn hao xuất nhiều đỉnh hấp thụ khác nhau, với độ rộng định mở rộng giải tần số lớn Ví dụ, đường tổn hao lớn vật liệu độ dày 2.6mm có độ rộng đường hấp thụ lớn, kéo dài từ 12.85 đến 14.24 GHz xuất thêm đỉnh hấp tần số 14.35 GHz Như vậy, tổn hao 52 phản xạ giảm giá trị cực đại đạt -7,4dB độ dày x = 2.6mm Tuy nhiên dải hấp thụ vật liệu mở rộng ra, tăng khả hấp thụ dài tần số rộng Đây tín hiệu khả quan đưa nghiên cứu sau Các thông sô chi tiết tổng hợp bảng 3.2 Bảng 3.2 Mối tương quan độ dày, tần số độ hấp thụ phản xạ tương ứng vật liệu gốm BNKT-Fe3O4/Cellwax STT 10 Độ dày d (mm) 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 Tần số f (GHz) 16.03 15.80 15.40 15.27 14.34 13.75 13.39 13.03 12.45 12.67 53 Độ hấp thụ phản xạ RL cực đại -1.86 -6.30 -1.10 -5.51 -0.02 -4.10 -7.13 -5.24 -4.16 -2.7 Hình 3.13 Độ tổn hao điện môi độ tổn hao từ theo tần số hệ vật liệu BNKTFe3O4/Cellwax tỉ lệ 25:25:50 Hình 3.13 thể phụ thuộc vào tần số hai giá trị độ tổn hao điện môi tổn hao từ hệ vật liệu BNKT-Fe3O4/Cellwax Mặc dù độ tổn hao từ tính cải thiện, nhiên hiệu ứng nhỏ so sánh với độ sụt giảm hiệu ứng tổn hao điện môi vật liệu tổ hợp Nguyên nhân giải thích pha trộn vật liệu từ Fe3O4 vào hệ vật liệu tổ hợp, tỷ lệ BNKT tương ứng giảm theo từ làm suy giảm độ tổn hao điện mơi hệ Hình 3.14 Sự phụ thuộc RL |Z/Zo| tần số hệ vật liệu BNKTFe3O4/Cellwax tỉ lệ 25:25:50 54 Hình 3.14 phụ thuộc vào tần số RL |Z/Zo| hệ vật liệu BNKT-Fe3O4/Cellwax tỉ lệ 25:25:50 Mẫu BNKT-Fe3O4/Cellwax tỉ lệ 25:25:50 có giá trị trở kháng tần số hấp thụ cực đại frl không trùng với điều kiện |Z/Zo| = 1, vùng tần số cho độ tổn hao phản xạ RL giá trị âm cực đại, giá trị |Z/Zo| = 3.5 Điều chứng tỏ tham gia hạt từ Fe3O4 làm chế hấp thụ phù hợp trở kháng hệ vật liệu 3.5 Kết luận chương Trong chương này, luận văn trình bày kết thu tiến hành khảo sát tính chất đặc trưng cấu trúc vi mơ vật liệu điện BNKT vật liệu từ Fe3O4, tính chất hấp thụ sóng điện từ hệ vật liệu tổ hợp BNKT/Cellwax, vật liệu tổ hợp BNKT-Fe3O4/Cellwax Các kết cho thấy vật liệu tổ hợp BNKT/Cellwax cho khả hấp thụ sóng điện từ lớn (>99%) hệ vật liệu tổ hợp BNKT-Fe3O4/Cellwax cho dải hấp thụ mở rộng, có tiềm lớn để phát triển nghiên cứu theo hướng hấp thụ sóng điện từ tương lai 55 KẾT LUẬN Luận văn tiến hành nghiên cứu chế tạo vật liệu điện BNKT, vật liệu từ Fe3O4 để tạo hệ vật liệu tổ hợp BNKTxFe3O4/Cellwax Luận văn đạt kết sau: Chế tạo thành công vật liệu điện BNKT dạng gốm vật liệu từ Fe3O4 Kích thước hạt BNKT cho kết từ 150-300 nm hạt từ Fe3O4 cho kết đồng cỡ 4050 nm Xây dựng chương trình tính tốn hồn chỉnh phục vụ cho tốn nghiên cứu hấp thụ sóng dải tần số GHz Vật liệu điện BNKT/Cellwax cho hiệu hấp tụ sóng điện từ dải tần từ 2-18 GHz tương đối tốt (>99%) với độ dày 3.2mm tần số 13.67 GHz nhờ vào chế tổn hao điện môi tượng phối hợp trở kháng Sự diện hạt nano từ Fe3O4 hệ vật liệu làm suy giảm khả hấp thụ sóng điện từ, cho kết khả quan việc mở rộng dải hấp thụ, việc điều chỉnh số tham số tỉ lệ thành phần, độ dày, phù hợp chế hấp thụ lịng vật liệu hứa hẹn tìm khả hấp thụ cực đại tương lai Với kết đạt được, luận văn đáp ứng mục tiêu đề 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO A Tiếng việt Đỗ Thành Việt, Nguyễn Thị Hiền, Nguyễn Thanh Tùng, Vũ Đình Lãm (2013), “Nghiên cứu vật liệu haaso thụ hồn tồn sóng vi ba sở cấu trúc giả vật liệu” Tạp chí Nghiên cứu KH&CN Quân sự, Số Đặc san VLKT, 13(6), tr.7-20 Trần Quang Đạt, Đỗ Quốc Hùng (2012), “Tổng hợp nghiên cứu số điện môi- độ từ thẩm phức vật liệu multiferroic BiFeO3-CoFe2O4” Tạp chí Khoa học Công nghệ, 50(1A), tr 30-36 B Tài liệu tiếng anh Liu X G., Geng D.Y., Meng H., Shang P J., Zhang Z D (2008), “Microwaveabsorption properties of FeCo microspheres self-assembled by Al2O3-coated FeCo nanocapsules”, Appl Phys Lett., 92, pp 1-3 Cole J M (2011), Taiwanese military reportedly develops ‘sealth’ coating, Taipei Times Emerson W H (1973), “Electromagnetic wave absorbers and anechoic chambers through the years”, IEEE Trans Antennas Propag, 23(4), pp 484-490 Wang T., Han R., Tan G., Wei J., Qiao L., and Li F (2012), “Reflection loss mechanism of single layer absorber for flake-shaped carbonyl-iron particle composite”, J Appl Phys., Vol 112(10), pp 1-6 O Halpern (1960), Method and Means for Minimizing Reflection, United States patent US 2923934 P Saville (2005), Review of Radar Absorbing Materials, RDDC Atlantique TM 2005-003, pp 15 L K Neher (1953), Non-metallic packaging material with resonance absorption for electromagnetic waves, US Patent 2656535 B A Munk (2000) Frequency Selective Surfaces: Theory and Design, John Wiley & Sons Inc., New York S Suresh, Z C Zaira, F R Rahman (2018), “Preparation and Characterization of Nickel ferrite Nanoparticles via Co-precipitation Method”, Materials Research., 21(2), pp 20160533 10 K Gaylor (1989), Radar Absorbing Materials - Mechanisms and Materials, DSTO Materials Research Laboratory 11 Y S Chang, H M Kun, P L Wang, J W Zhang, H T Chou (2015), “A novel electromagnetic absorber design based on periodic Salisbury screens”, AsiaPacific Symposium on Electromagnetic Compatibility (APEMC), pp 309-312 12 D Chen, X Jiao, Y Zhao, and M He (2003), “Hydrothermal synthesis and characterization of octahedral nickel ferrite particles”, Powders Technology, 133, pp 247-250 57 13 L F Chen, C K Ong, C P Neo, V V Varadarn and V K Varadarn (2004), Microwave Electronics Measurement and Materials Characterization, John Wiley & Sons Ltd 14 W S Chin and D G Lee (2007), “Development of the composite RAS (Radar absorbing structure) for the X-band frequency range”, Composite Structures, 77(3), pp 373-382 15 W S Chiu, S Radiman, R Abd-Shukor, M H Abdullah, P S Khiew (2008), “Tunable coercivity of CoFe2O4 nanoparticles via thermal annealing treatment”, Journal of Alloys and Compounds, 59(1-2), pp 291-297 16 T M Connolly, and E J Luoma (1977), Microwave Absorbers, U.S Patent, No 4038660 17 A Demourgues, P Dordor, J P Doumerc, J C Grenier, E Marquestaut, M Pouchard, A Villesuzanne, A Wattiaux (1996), “Transport and Magnetic Properties of La2NiO4+δ (0 ≤ δ ≤ 0.25)”, J Solid State Chem., 124, pp 199 18 C O Ehi-Eromosele, B I Ita, E E J Iweala, K O Ogunniran, J A Adekoya, F E EhiEromosele (2016), “Structural and magnetic characterization of La0.7Sr0.3MnO3 nanoparticles obtained by the citrate-gel combustion method: Effect of fuel to oxidizer ratio”, Ceramics International, 42(1), pp 636-643 19 M A Gabal, S Kosa, and T S Mutairi (2014), “Structural and magnetic properties of Ni1−xZnxFe2O4 nano-crystalline ferrites prepared via novel chitosan method”, J Mol Struct., 1063, pp 269-273 20 D A Garanin and H Kachkachi (2003), “Surface Contribution to the Anisotropy of Magnetic Nanoparticles”, Phys Rev Lett., 90, pp 065504 21 A Ghasemi, S E Shirsath, X Liu, and A Morisako (2011), “Enhanced reflection loss characteristics of substituted barium ferrite/functionalized multi-waxed carbon nanotube nanocomposites”, J Appl Phys., 109, pp 07A507 22 N Gill, J Singh, S Puthucheri, D Singh (2018), “Thin and Broadband TwoLayer Microwave Absorber in 4–12 GHz with Developed Flaky Cobalt Material”, Electronic Materials Letters, 14(3), pp 288-297 23 F Bødker, S Mørup, S Linderoth (1994), “Surface effects in metallic iron nanoparticles”, Phys Rev Lett., 72, pp 282 24 C E Boyer, E J Borchers, R J Kuo, C D Hoyle, all of St Paul, Minn (1992), Microwave absorber employing acicular magnetic metallc flaments, U.S Patent 5085931 25 S Sugimoto, S Kondo, K Okayama, H Nakamura, D Book, T Kagotani, M Homma, H Ota, M Kimura, and R Sato (1999), “M-type ferrite composite as a microwave absorber with wide bandwidth in the GHz range”, IEEE Transactions on Magnetics, 35, 3154 58 26 S Sugimoto, T Maeda, D Book, T Kagotani, K Inomata, M Homma, H Ota, 27 Y Houjou, and R Sato (2002), “GHz microwave absorption of a fine a-Fe structure produced by the disproportionation of Sm2Fe17 in hydrogen”, Journal of Alloys and Compounds, 330 332, 301 28 V M Petrov and V V Gagulin (2001), “Microwave Absorbing Materials”, Inorganic Materials, 37, 93 29 X G Liu, D Y Geng, H Meng, P J Shang, and Z D Zhang (2008), “Microwaveabsorption properties of ZnO-coated iron nanocapsules”, Appl Phys Lett, 92, 173117 30 J Feng, Y Zongo, Y Zhang, X Yang, G Long, Y Wang, X Li and X Zheng (2018), “Optimization of porous FeNi3/N-GN composites with superior microwave absorption performance”, Chemical Engineering Journal Lett, 449 - 449 31 Y Li, L Wang, L Xing, X Yu, Y Li, R Che (2019), “Morphollogy- controlled synthesis and excelllent microwave absorption performance of ZnCo2O4 nanostructures via a self-asenbly process of flake units”, Nanoscale Lett, 26982699 59 PHỤ LỤC % parameters % n : intrinsic impedance % Zin : Nomalized input impedance % mu_complex : complex permeability % esp_complex : complex permittivity % gamma : transmission parameter % c : light constant; % f = 100e6:1e6:10e9; % f : frequency c = 299792458; eps_0 = 8.854*1e-12 ; % vacuum permitivvity mu_0 = 4*pi*1e-7 ; % vacuum permeability n_0 = sqrt(mu_0/eps_0); % intrinsic impedance of vacuum Z_0=sqrt(mu_0/eps_0); t = 2.6e-3; % t : thickness of the absorber InputFILE = fopen('X3_2.6mm.txt', 'rt'); % Opennig the input file which contains the material constant spectra OutputFILE = fopen('ABSZZ0_X2_2.6.txt', 'wt'); % Opennig the output file which will contain the spectra of reflection coefficients % Reading the material constants DataNumber = 401; MatData = fscanf(InputFILE, '%f %f %f %f %f', [5, DataNumber]); % relative complex permittivity and relative complex permeability f = MatData(1, 1:DataNumber); eps_re = MatData(2, 1:DataNumber); eps_im = MatData(3, 1:DataNumber); mu_re = MatData(4, 1:DataNumber); mu_im = MatData(5, 1:DataNumber); eps_complex = complex(eps_re, eps_im); mu_complex = complex(mu_re, mu_im); % Intrinsic impedance transmission parameter n = n_0*sqrt(mu_complex/eps_complex); omega = * pi * f; %gamma = j.*omega.* sqrt(mu_0*eps_0.*mu_complex.*eps_complex); % Input impedance at the surface of absrober must be Zin = n.*tanh(1i.*(omega.*t./c).*sqrt(mu_complex.*eps_complex)); X=abs(Zin./Z_0); %reflection coefficient and absorption in dB R = (Zin-Z_0)./(Zin+Z_0); T = exp(-1i.*omega.*sqrt(mu_0*eps_0*t)); s11 = ((1+T).*(1-T).*R)./(1-R.*R.*T.*T); S11 =abs(s11); A = -20*log10(abs(R)); alpha1 = sqrt(2)*f*pi/c; alpha2 = sqrt ((mu_im.*eps_im - mu_re.*eps_re) + sqrt ( (mu_im.*eps_im mu_re.*eps_re).*(mu_im.*eps_im - mu_re.*eps_re) + (mu_re.*eps_im + mu_im.*eps_re).*(mu_re.*eps_im + mu_im.*eps_re) )); alpha = alpha1.*alpha2; skin = (1./sqrt(pi*mu_0*mu_complex)).*sqrt(pi./(mu_complex.*f)); fprintf(OutputFILE, '%f \t\n', skin); semilogx(f, A, 'o'); xlabel('Frequency [GHz]'); ylabel('Reflection [dB]'); fclose('all'); 60 ... cứu ? ?nghiên cứu, chế tạo khảo sát tính chất số vật liệu tổ hợp cấu trúc micro-nano hấp thụ dải sóng tần số cao? ?? Mục tiêu luận văn: Chế tạo nghiên cứu số tính chất vật liệu sắt điện BNKT, vật liệu. .. HUY NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU TỔ HỢP CẤU TRÚC MICRO-NANO HẤP THỤ DẢI SÓNG TẦN SỐ CAO Chuyên ngành: Vật liệu linh kiện nano Mã số: 18205080 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT... qua chế tổn hao [3] Các vật liệu hấp thụ sóng điện từ theo nhiều chế khác thực tế vật liệu hấp thụ sóng điện từ nói chung, vật liệu hấp thụ sóng radar cấu thành từ vật liệu vật liệu dẫn, vật liệu