پاسخ نانوکامپوزیت‌های پلی‌‌‌استیرن- نانولوله کربنی چنددیواره به امواج الکترومغناطیسی و اثر پراکنش نانولوله‌ها

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 اراک، دانشگاه اراک، دانشکده فنی، بخش مهندسی شیمی،گروه پلیمر، صندوق پستی ۸۸۴۹-۸-۳۸۱۵۶

2 تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده فنی مهندسی، بخش مهندسی شیمی، گروه مهندسی پلیمر، صندوق پستی ۱۱۴-۱۴۱۱۵

3 تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده فرایند، گروه پلاستیک، صندوق پستی ۱۱۲-۱۴۹۷۵

چکیده

سازگاری و تداخل امواج الکترومغناطیس جزو ویژگی­‌های کلیدی مواد در اهداف نظامی و تجاری مرتبط با امواج الکترومغناطیسی است. در حال حاضر اهمیت حفاظت در برابر تداخل امواج الکترومغناطیسی در ارتباطات بدون سیم و سامانه­‌های ETC افزایش یافته است. به­‌طور کلی قابلیت مواد در جذب امواج الکترومعناطیس به خواص ذاتی الکترومغناطیسی مواد (مثل رسانایی، نفوذپذیری مغناطیسی و گذردهی یا ثابت دی‌­الکتریک) و نیز ویژگی­‌هایی از قبیل  ضخامت و بسامد موج به­‌کار رفته وابسته است. اثر هر پارامتر روی نتایج عملکرد جاذب به دلیل پیچیدگی انتشار امواج در محیط قابل درک نیست. اضافه­‌کردن مواد خالص دی­‌الکتریک یا مغناطیس در ماتریس پلیمری راه ممکن برای تغییر خواص عملکرد الکترومغناطیسی مواد است. در این پژوهش، نانوکامپوزیت‌های پلی‌­استیرن- نانولوله کربنی چنددیواره با استفاده از روش محلولی و با سه سرعت متفاوت همزن مکانیکی با سرعت زیاد برای پراکنش نانوذرات به منظور بررسی اثر پراکنش نانوذرات بر خواص جذب موج الکترومغناطیس تهیه شدند. شکل‌­شناسی نانوکامپوزیت‌ها با میکروسکوپی الکترونی پویشی بررسی شد. خواص و قابلیت جذب موج الکترومغناطیس نانوکامپوزیت‌ها با تجزیه‌گر شبکه برداری در محدوده بسامد 5 تا 8 گیگاهرتز بررسی شد. درنهایت، نتایج جذب با یکدیگر مقایسه شد. نتایج نشان داد، با بهبود پراکنش نانوذرات به واسطه افزایش سرعت همزن مقدار عبور و انعکاس کاهش و مقدار جذب و پهنای باند جذب افزایش می‌یابد. حداکثر اتلاف در بسامد 8 گیگاهرتز و برابر با 9.95- دسی بل است و در نانو کامپوزیتی رخ داد که از ۱۰۰۰۰ دور بر دقیقه برای ساخت آن استفاده شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Responses of Polystyrene/MWCNT Nanocomposites to Electromagnetic Waves and the Effect of Nanotubes Dispersion

نویسندگان [English]

  • Ehsan Aghajari 1
  • Sadegh Morady 2
  • Mohammad Hossein Navid Famili Navid Famili 2
  • S. Esmaeil Zakiyan 3
  • Atefeh Golbang 2
1 Polymer Group, Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Arak University, P.O. Box: 38156-8-8849, Arak, Iran
2 Polymer Group, Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Arak University, P.O. Box: 38156-8-8849, Arak, Iran
3 Department of Plastics, Faculty of Processing, Iran Polymer and Petrochemical Institute, P.O. Box: 14975-112, Tehran, Iran
چکیده [English]

Electromagnetic compatibility (EMC) and electromagnetic interference (EMI) have emerged as key issues with respect to commercial and military purposes in association with electromagnetic waves. The importance of protection against electromagnetic interference in wireless communication and electronic toll collection (ETC) systems has undoubtedly increased over the years. Generally, the electromagnetic absorption properties of material depend on their intrinsic electromagnetic properties such as conductivity, magnetic permeability and dielectric constant and also factors such as thickness and frequency. The effect of each parameter on the absorption performance is yet difficult to comprehend due to the complexity of electromagnetic waves propagation in different media. Addition of pure dielectric or magnetic material to a polymer matrix is a possible way to change electromagnetic properties of the materials. In this study nanocomposites of polystyrene/multi-walled carbon nanotubes were prepared using a solution method with three different homogenizer speeds for the purpose of nanotube dispersion and evaluation of the effect of nanotube dispersion on the electromagnetic wave absorption properties. The morphology of the nanocomposits was investigated by scanning electron microscopy (SEM). The capability and properties of electromagnetic wave absorption of nanocomposites were studied in the frequency range of 5 to 8 GHz using a vector network analyzer and finally the results of their absorption were compared with each other. It was found that by improving the dispersion of nanoparticles, both the amount and bandwidth of absorption increase. Moreover, by increasing the homogenizer speed up to 10000 rpm the maximum reflection loss was reported to occur at 8 GHz.

کلیدواژه‌ها [English]

  • electromagnetic wave absorption
  • reflection loss
  • multi-walled carbon nanotubes
  • Nanocomposite