L ỜI CAM ĐOAN
1.4. Cơ chế tiêu tán năng lượng trong MPAs
Lớp điện môi trong MPAs ngoài vai trò cung cấp khoảng không gian “giam giữ” năng lượng tiêu tán sóng điện từ, nó cũng góp phần quan trọng vào cơ chế hoạt động của vật liệu khi vai trò tổn hao điện môi chiếm ưu thế. Tổn hao điện môi là sự tiêu tán năng lượng của sóng điện từ xảy ra bên trong môi trường tấm điện môi và được đặc trưng bởi hệ số tổn hao “loss tangent = 𝜀′′/𝜀′”. Ngoài tổn hao điện môi, tổn hao Ohmic đặc trưng cho sự tiêu tán năng lượng của sóng điện từ nhưng xảy ra bên trong môi trường kim loại, hay sự tiêu tán năng lượng của điện trở bên trong mạch cộng hưởng LC. Hình 1.6 cho thấy tại tần số cộng hưởng, đối với các vật liệu MPAs hoạt động ở vùng tần số thấp (từ vài THz trở xuống) năng lượng tiêu tán được phân bố trên lớp kim loại chiếm tỉ lệ thấp hơn so với sự phân bố trong lớp điện môi. Ngược lại, trong vùng tần số cao (vùng hồng ngoại trở lên), vai trò của sự tổn hao Ohmic trong kim loại sẽ chiếm ưu thế trong khi có thể bỏ qua tổn hao do điện môi [44].
Hình 1.6. Minh hoạ sự phân bố tổn hao Ohmic và tổn hao điện môi tại tần số cộng hưởng trong vùng tần số GHz [4].
Cả hai loại tổn hao trên đều dẫn tới sự chuyển hóa thành nhiệt bên trong MPAs . Phương trình khuếch tán nhiệt xảy ra bên trong vật liệu MPAs được biểu diễn dưới dạng sau [44]:
𝐶𝑠𝜌𝜕𝑇
𝜕𝑡 + ∇(−𝑘∇𝑇) = 𝑄. (1.16)
Trong đó, Cs [J.kg-1.k-1] là nhiệt dung riêng, 𝜌 [kg.m-3] là mật độ, k [W.m- 1.K-1] là độ dẫn nhiệt tương ứng với mỗi loại vật liệu cấu thành nên MPAs và
Q là nhiệt lượng nguồn cung cấp cho mỗi đơn vị thể tích. Do đó, bên cạnh tiềm năng ứng dụng “tàng hình” trong quân sự, MPAs hiện đang được đẩy mạnh nghiên cứu trong các lĩnh vực thiết bị quang điện, lưu trữ và chuyển hóa năng lượng.