طراحی جاذب امواج الکترومغناطیس با خواص مطلوب و اعمال پوشش آن

در این تحقیق پوششی طراحی شده که بتواند امواج مایکرویو در محدوده ی فرکانسی باند x (4/12 تا 2/8 گیگاهرتز) را به مقدار قابل قبولی جذب کند. این طراحی شامل تعیین دقیق ترکیب شیمیایی پوشش، روش سنتز و شرایط بهینه ی سنتز ماده ی پوشش، خواص مغناطیسی پوشش، مورفولوژی ذرات پوشش داده شده، ضخامت و همچنین پایه ی پوشش است. در طول مراحل مختلف طرح که در 3 فاز انجام گرفته است این پارامترها بررسی و بهینه شده است. ابتدا پودر هگزافریت استرانسیوم دوپ نشده به روش سل ژل و با نسبت های مختلف اسید به فلز 33/0، 66/0 و 1 با زمانهای همزدن محلول 4 و 24 ساعت تهیه شد و در دماهای 600، 750، 900 و 1000 درجه ی سانتی گراد آنیل شد. بررسی های xrd، vsm و sem نشان داد که نسبت اسید به فلز 66/0، زمان همزدن 4 ساعت و دمای آنیل c°1000، پودر تک فاز هگزافریت استرانسیوم با ساختار مگنتوپلومبیت با ابعاد ذرات حدود 100 تا 300 نانومتر به دست می دهد که این ماده یک ماده ی فری مغناطیس سخت با مغناطش اشباع emu/g 053/59 و وادارندگی مغناطیسی oe 3163 است. این در حالی است که در بقیه ی شرایط سنتز، مقداری فاز اورتورومبیک هماتیت نیز در کنار هگزافریت تشکیل می شد. حضور فاز هماتیت باعث کاهش مغناطش اشباع (%25) و وادارندگی مغناطیسی (%58) هگزافریت شد. در مرحله ی بعد هگزافریت استرانسیوم با سه مقدار متفاوت دوپنت با استفاده از شرایط بهینه ی به دست آمده سنتز شد. ترکیب شیمیایی آنها به صورت srfe12-x(mn0.5co0.5zr)x/2o19 (3 و 2، 1 = x) بود. مطالعه ی خواص مغناطیسی نشان داد که با اضافه شدن مقدار دوپنت، خواص ماده به فری مغناطیس نرم نزدیکتر شد و برای مقدار 3=x وادارندگی مغناطیسی تا oe390 و مغناطش اشباع تا emu/g 584/45 پایین آمد که به ترتیب متناظر با %23 و %88 کاهش هستند. همچنین مطالعه ی ریز ساختار نشان داد که این پودرها متشکل از ذرات شش ضلعی هگزافریت با ابعاد 50 تا 200 نانومتر هستند. سپس نمونه هایی با ابعاد داخلی موج بر باند x از سه ترکیب مختلف ذکر شده و با دو مقدار متفاوت %20 و %25 بایندر پلی اورتان تهیه شد و تحت آنالیز vna قرار گرفت. ابتدا پارامترهای ماتریس پراکندگی نمونه ها اندازه گیری شد و سپس با استفاده از الگوریتم nrw، پارامترهای ? و ? محاسبه شد. در نهایت با استفاده از نرم افزار hfss میزان جذب نمونه ها برای ضخامت های 2/0 تا 5 میلی متر با گام های 05/0 میلی متر محاسبه شد و ضخامت بهینه برای جذب مقدار مشخصی از موج برای هرکدام از نمونه ها مشخص شد. همچنین کاهش درصد بایندر از %25 به %20 باعث کاهش گستره ی فرکانسی جذب شد و ضخامت 5 میلی متر برای تمامی نمونه ها بیشترین گستره ی فرکانس جذبی را نشان داد. با تغییر جنس فلز پایه در نرم افزار تاثیر این پارامتر نیز بررسی شد که نتایج نشان داد تغییر در جنس پایه تاثیری بر روی میزان جذب امواج توسط پوشش ندارد که با توجه به این نتیجه، به دلیل سبکی فلز آلومینیوم و کاربرد گسترده ی آن در صنعت مایکرویو، این فلز به عنون پایه انتخاب شد.