Nghiên cứu chế tạo composite trong suốt điện từ cho sóng ngắn và Band X

Tóm tắt: Hiện nay, việc chế tạo composite trong suốt điện từ (> 90%) đối với

dải sóng ngắn đã được nghiên cứu ở nhiều nơi nhưng những kết quả công bố cụ thể

chi tiết chưa nhiều. Vật liệu compozit trên cơ sở nhựa epoxy và nhựa polyimit gia

cường bằng sợi thủy tính dạng D, S đã được nghiên cứu chế tạo. Các mẫu compozit

đã được khảo sát cơ lý tính thông qua xác định độ bền kéo đứt và độ bền va đập.

Khả năng trong suốt sóng điện từ của mẫu đã được khảo sát và đánh giá. Mẫu

compozit thể hiện tính trong suốt điện từ ở dải sóng ngắn và băng X.

pdf7 trang | Chuyên mục: Khoa Học Vật Liệu | Chia sẻ: yen2110 | Lượt xem: 222 | Lượt tải: 0download
Tóm tắt nội dung Nghiên cứu chế tạo composite trong suốt điện từ cho sóng ngắn và Band X, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút "TẢI VỀ" ở trên
h của mẫu compozit. 
Chỉ tiêu Compozit epoxy Compozit polyimit 
Sợi thủy tinh 
D 
Sợi thủy tinh 
S 
Sợi thủy tinh 
D 
Sợi thủy tinh 
S 
Độ bền kéo (MPa) 533,97 362,1 497,4 350,3 
Độ bền va đập 
(kJ/m2) 
185 160 165 155
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 50, 08 - 2017 193
Mẫu vật liệu compozit tiếp được xác định tính năng cơ lý như: độ bền kéo đứt và độ 
bền va đập, kết quả được đưa ra ở bảng 2. 
Mẫu compozit chế tạo được có độ bền cơ học tốt có thể ứng dụng chế tạo mái vòm che 
cho các thiết bị rada trong quá trình làm việc. 
3.2. Kết quả đo độ trong suốt điện từ ở dải sóng ngắn 
Mẫu compozit được chế tạo trên cơ sở epoxy và vải thủy tinh S và D và được gia công 
phù hợp với thiết bị đo mức độ trong suốt sóng điện từ ở dải sóng ngắn. Phép đo được 
thực hiện với sự thay đổi góc quét từ 0 đến 90o. Kết quả được trình bày ở bảng sau: 
(a) (b) 
(c) (d) 
Hình 1. Đồ thị kết quả đo độ trong suốt sóng điện từ của mẫu compozit trên cơ sở epoxy 
và sợi thủy tinh S: a – 0o; b – 30o; c – 60o; d – 90o. 
Bảng 3. Kết quả đo độ trong suốt sóng điện từ của mẫu compozit 
trên cơ sở epoxy và sợi thủy tinh S. 
Tần số quét 
GHz 
Góc quét (o) 
0 30 60 90 
2,0 - 0,02dB 0,83dB 0,263dB 0,222dB 
2,5 0,290dB -0,96dB 0,445dB 0,401dB 
3,0 0,514dB 0,346dB -0,505dB -1,390dB 
3,5 - 0,813dB 0,648dB -1,365dB -1,410dB 
Với dải tần 2 – 3,5 GHz và góc quét thay đổi từ 0 – 90o hầu hết cho sóng điện từ đi qua, 
khả năng sóng điện từ đi qua từ 90 – 100%. Ở bước sóng 3,5 GHz thì khả năng đi qua của 
sóng điện từ là thấp nhất, đặc biệt là ở góc quét 60o (-1,365 dB) và ở 90o (-,1,410 dB) 
tương ứng khả năng truyền qua của sóng điện từ khoảng 92 – 91%. 
Tương tự như sợi thủy tinh S, compozit trên cơ sở epoxy với sợi thủy tinh D đã được 
gia công chế tạo và được xác định mức độ truyền qua của sóng điện từ. Kết quả đo đạc 
được trình bày hình 2 và bảng 4. 
Hóa học & Kỹ thuật môi trường 
L. Q. Tuấn, “Nghiên cứu chế tạo composite trong suốt điện từ cho sóng ngắn và band X.” 194 
(a) (b) 
(c) (d) 
Hình 2. Đồ thị kết quả đo độ trong suốt sóng điện từ của mẫu compozit epxy sợi thủy tinh 
D: a – 0o; b – 30o; c – 60o; d – 90o. 
Bảng 4. Kết quả đo độ trong suốt sóng điện từ của mẫu compozit epoxy sợi thủy tinh D. 
Tần số quét 
GHz 
Góc quét (o) 
0 30 60 90 
2,0 0,350dB 0,865dB 0,546dB 0,394dB 
2,5 0,390dB -0,214dB 0,401dB 0,382dB 
3,0 0,505dB -0,191dB -0,023dB -1,133dB 
3,5 -0,710dB -0,472dB -0,850dB -1,500dB 
Kết quả khảo sát trong suốt sóng điện từ của mẫu compozit thấy rằng so sánh với sợi 
thủy tinh S và sợi thủy tinh D hoàn toàn tương tự nhau về khả năng cho sóng điện từ đi 
qua ở các góc khác nhau, cả 02 loại sợi đều có thể được sử dụng để chế tạo vật liệu trong 
suốt điện từ. Đối với compozit sợi thủy tinh D ở góc quét 90o với tần số 3,5 GHz khả năng 
cho sóng điện từ đi qua là nhỏ nhất (-1,500 dB). Tuy nhiên, đối với sợi thủy tinh D vật liệu 
compozit có độ bền cơ lý của vật liệu là tốt hơn sợi S (bảng 2). 
3.3. Tính toán sai số góc khi đi qua vật liệu compozit độ dày 2,5 mm 
Một yêu tố quan trọng quyết định đến khả năng áp dụng của vật liệu compozit trong 
chế tạo quả cầu che rada là sai số góc khi đi qua vật liệu compozit có độ dày nhất định. Để 
tính toán sai số góc dựa vào công thức: 
1
2
1
2n
sin
sin





n
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 50, 08 - 2017 195
Với  : Góc tới. 
 : Góc khúc xạ. 
n2: Chiết suất tỷ đối của vật liệu làm quả cầu với chân không. 
n1: Là chiết suất tỷ đối của không khí với chân không. 
2 : Là hằng số điện môi của vật liệu làm quả cầu (vật liệu có 2 = 2,8) 
1 : Là hằng số điện môi của không khí ( 1 = 1) 
- Tia tới và tia ló qua bản mặt song song dày d = 2,5 mm song song và cách nhau một 
khoảng tính theo công thức: 
)sin(.
cos



d
h 
Kết quả tính toán sai số góc được đưa ra trong bảng 5. 
Bảng 5. Số liệu tính toán sai số góc của compozit sợi thủy tinh D với chiều dày 2,5 mm. 
 0 2 4 6 8 10 15 25 35 45 
sin 0 0,0349 0,06975 0,10453 0,1391 0,1736 0,2588 0,4226 0,573 0,707 
sin 0 0,0208 0,04168 0,0624 0,0832 0,10377 0,1546 0,2525 0,3419 0,4226 
 0 1,195 2,3887 3,581 4,77 5,956 8,898 14,62 19,99 24,997 
h

)cos(
)sin(5,2

 
(mm) 
0 0,0351 0,07035 0,1057 0,14135 0,1768 0,269 0,4655 0,6889 0,9436 
Góc (rađían) 
r
h
(rad) 
0 4,13.10-4 5,28.10-4 1,24.10-3 1,66.10-3 2,10.10-3 3,16.10-3 3,47.10-3 8,1.10-3 0,0001 
Góc độ = 

rad180
 0 0,000237 0,00047 0,0007 0,00095 0,0012 0,0018 0,0031 0,0046 0,006 
1’ = 0,01667  
Kết quả tính toán chỉ ra rằng sai số góc ~ 0,016670, với kết quả này compozit hoàn toàn 
có thể sử dụng để chế tạo vòm che rada trong suốt điện từ ở dải sóng 2 – 3,5 GHz. 
3.4. Kết quả khảo sát mẫu compozite trong suốt điện từ trên cơ sở nhựa epoxy với sợi 
thủy tinh D trong dải tần số band X (8 – 12 GHz) 
Mẫu compozit của trên cơ sở nhựa epoxy với sợi thủy tinh D đã được chế tạo và khảo 
sát mức độ trong suốt điện từ ở bang X (8-12GHz) đã được khảo sát với sự thay đổi góc 
quét từ -60; -30; +30; +45 và +60o và kết quả được trình bày ở bảng 5 và hình 3. 
Bảng 5. Kết quả đo độ trong suốt sóng điện từ của mẫu compozit 
trên cơ sở epoxy và sợi thủy tinh D. 
Tần số quét 
GHz 
Góc quét (o) 
-60 -30 +30 +45 +60 
9,0 -2,38dB -1,20dB -1,95dB -2,15dB -2,95dB 
9,25 -3,31dB -2,53dB -1,90dB -3,02dB -3,18dB 
9,38 -2,92dB -2,27dB -1,25dB -2,44dB -3,11dB 
10.0 -3,50dB -1,26dB -2,16dB -3,16dB -3,76dB 
11,0 -3,88dB -2,39dB -2,33dB -3,41dB -3,91dB 
11,4 -4,46dB -2,72dB -2,02dB -3,51dB -4,37dB 
Hóa học & Kỹ thuật môi trường 
L. Q. Tuấn, “Nghiên cứu chế tạo composite trong suốt điện từ cho sóng ngắn và band X.” 196 
+ 30o 
+ 45o 
+ 
60o 
 -30o 
 -60o 
Hình 3. Đồ thị kết quả đo độ trong suốt sóng điện từ của mẫu compozit trên cơ sở epoxy 
và sợi thủy tinh D ở dài tần số 8-12GHz: a – 0o; b – 30o; c – 60o; d – 90o. 
Kết quả đo đạc ở bảng trên chỉ ra rằng mẫu compozit trên cơ sở epoxy với sợi thủy tinh 
D đều có tổn hao đi qua là tương đối nhỏ, giá trị nhỏ nhất xác định ở tần số 11,4 GHz 
tương ứng với tồn hao đi qua là -4,46dB (tương đương với khoảng 63% sóng đi qua). Đại 
đa số các điểm khác đều có giá trị tồn hao đi qua từ -2dB đến -4dB (tương đương với 80-
60% sóng đi qua). Như vậy, có thể nói rằng mẫu compozit trên cơ sở epoxy và sợi thủy 
tinh D không đáp ứng yêu cầu cảu vật liệu trong suốt điện từ ở dải tần số 8 – 12GHz. 
3.5. Kết quả khảo sát mẫu compozit trong suốt điện từ trên cơ sở polyimit và sợi thủy 
tinh D 
Để khảo sát mức độ trong suốt điện từ của mẫu compzit trên cơ sở polyimit với sợi 
thủy tinh D, chúng tôi tiến hành đo đạc hệ số tổn hao tangent ở các dải tần số khác nhau, 
kết quả được trình bày ở hình 4. 
Hình 4. Đồ thị đo hệ số tổn hao tangent ở các bước sóng khác nhau. 
Hệ số tổn hao tangent được ghi lại ở các bước sóng khác nhau (trong bài báo này, 
chúng tôi khảo sát ở bước sóng từ 10 kHz đến 100 GHz) hệ số này phản ánh sự thay đổi 
tính chất điện của vật liệu dưới tác dụng của sóng điện từ. Hệ số tổn hao càng nhỏ thì khả 
năng truyền qua của sóng điện từ càng lớn. Hệ số tổn hao tangent < 0,0003 mẫu compozit 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 50, 08 - 2017 197
cho phép >90% sóng điện từ đi qua. Với kết quả này khẳng định rằng compozit trên cơ sở 
polyimit và sợi thủy tinh D trong suốt điện từ ở dải sóng ngắn và bang X. 
4. KẾT LUẬN 
- Đã chế tạo thành công hai mẫu vật liệu compozit trên cơ sở nhựa epoxy và nhựa 
polyimit với sợi thủy tinh dạng D và dạng S. Đã khảo sát đánh giá cơ lý tính của các mẫu 
compozit. 
-Kết quả mẫu tạo thành có độ bền cơ lý tính tốt, đáp ứng được yêu cầu chế tạo vòm che 
rada trong suốt điện từ. 
- Đã xây dựng phương pháp khảo sát đo đạc đánh giá mức độ trong suốt điện từ của 
mẫu compozit chế tạo được. Compozit trên cơ sở epoxy với sợi thủy tinh dạng D và S có 
khả năng cho qua > 90% sóng điện từ với bước sóng ngắn ở các góc quét từ 0-90o. Đối với 
dải băng X (8-12 GHz) compozit trên cơ sở polyimit với sợi thủy tinh D cho phép >90% 
sóng điện từ đi qua. 
TÀI LIỆU THAM KHÁO 
[1]. DR. Almassy Gyorgy, “Mikrohullamu Tapvonalelemek es uregrezonatorok 
szerkesztese”, Muszaki Konyvkiano. Budapest 1967, p.159 – 161 (Kết cấu các hốc 
cộng hưởng và phân tử dẫn sóng siêu cao tần) 
[2]. Киселев В.А., Блувич В.И, Плаc. масcы, N011. С41-46, (1963) 
[3]. W.ww. Nurad. Com., “Dielectric constant, loss tangent and Temperature range of 
typical radome materials”. 
[4]. www. Ceradyne com., “Ceramic radomes for tactical missles systems”. 
[5]. Thái Doãn Tường (2011) “Nghiên cứu công nghệ chế tạo vòm bảo vệ anten đài ra đa 
dẫn bay gần”, Cục Khoa học Công nghệ và Môi trường, Bộ Quốc phòng. 
[6]. Nguyễn Thanh Liêm, Nguyễn Việt Thái, Vũ Mạnh Cường (2013). “Ảnh hưởng của cao 
su thiên nhiên lỏng epoxy hóa đến tính chất cơ lý của vật liệu compozit trên cơ sở nhựa 
epoxy DER331 gia cường bằng sợi thủy tinh”. Tạp chí Hóa học. T.51 (6ABC), 326-330. 
[7]. Nguyễn Thanh Liêm, Nguyễn Việt Thái, Vũ Mạnh Cường (2013). “Ảnh hưởng của 
dầu lanh epoxy hóa đến tính chất cơ lý của nhựa epoxy DER331”. Tạp chí Hóa học. 
T.51 (6ABC), 853-856. 
ABSTRACT 
RESEARCH OF ELECTROMAGNETIC TRANSPARENT COMPOSITE MATERIALS 
AT SHORT-WAVELENGTH BANDS AND X-RAYS 
Currently, the production of electromagnetic transparent composites (> 90%) 
for shortwave band has been studied in many places, but the detailed results are not 
published. The study of electromagnetic composites in the X-band has been studied 
hardly in Vietnam due to the lack of important materials. In this paper, we will 
discuss the results of the study of electromagnetic transparent materials with two 
waves above. 
Keywords: Transparent radar material. 
Nhận bài ngày 27 tháng 7 năm 2017 
Hoàn thiện ngày 15 tháng 8 năm 2017 
Chấp nhận đăng ngày 18 tháng 8 năm 2017 
Địa chỉ: Viện Hóa học Vật liệu. 
 *Email: quangtuan_0209@yahoo.com.vn. 

File đính kèm:

  • pdfnghien_cuu_che_tao_composite_trong_suot_dien_tu_cho_song_nga.pdf
Tài liệu liên quan