مدلسازی عددی تلفات الکترومغناطیسی در جاذب‌های چندلایه Graphene/Epoxy و CNT/ Epoxy، براساس اختلالات سطح شیاردار و پراکندگی چندگانه هسته متخلخل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی هوافضا، دانشکده تحصیلات تکمیلی، دانشگاه هوایی شهید ستاری، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه هوایی شهید ستاری، تهران، ایران

چکیده
جاذب‌های الکترومغناطیسی در باند X نقش مهمی در کاهش بازتاب امواج، بهبود امپدانس تطبیق‌ یافته و افزایش کارایی سامانه‌های راداری ایفا می‌کنند. در این پژوهش، یک ساختار سه‌لایه شامل لایه سطحی Graphene/Epoxy، هسته متخلخل CNT/Epoxy و صفحه آلومینیومی پشتی، با ضخامت کل 7 میلی‌متر، طراحی و به‌صورت هم‌زمان با دو رویکرد حل عددی در نرم‌افزار COMSOL و حل تحلیلی مبتنی مدل‌های کلاسیک الکترومغناطیسی ارزیابی شد. نتایج عددی نشان داد که پارامتر کاهش انعکاس در حوالی 9 گیگاهرتز به مقدار تقریبی ‎18.8- دسی‌بل همراه با 98٪ جذب انرژی می‌رسد، در حالی که مدل تحلیلی همان پیک را با مقدار ‎21- دسی‌بل پیش‌بینی کرد. هر دو مدل روند نزدیک به همی را در بازه 12–8 گیگاهرتز نشان دادند؛ با این تفاوت که اختلاف‌ها در لبه‌های باند بیشتر و در ناحیه رزونانس کمتر از 10٪ بودند. تحلیل امپدانس نشان داد که نزدیک‌شدن جزء حقیقی امپدانس مؤثر به مقدار آزادفضا، عامل اصلی کاهش بازتاب در فرکانس رزونانس است. علاوه بر این، تحلیل حساسیت هندسی نشان داد که افزایش ضخامت لایه سطحی موجب جابه‌جایی پیک جذب به حدود 8.5 گیگاهرتز و افزایش ضخامت هسته موجب انتقال آن به حوالی 9.5 گیگاهرتز می‌شود؛ بنابراین کنترل هندسه، ضخامت و خواص لایه‌ها می‌تواند در تنظیم دقیق پاسخ فرکانسی و بهینه‌سازی عملکرد جاذب مؤثر باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Numerical modeling of electromagnetic loss mechanisms in Multi Layer Graphene/Epoxy and CNT/Epoxy absorbers based on grooved‑surface perturbations and multiple scattering within the porous core

نویسندگان English

Mohammad Khakbaz 1
Reza Sarkhosh 2
Masoud Javadi 2
Abbas Zarghami 1
1 Ph.D Student, Department of Aerospace Engineering, Faculty of Graduate Studies, Shahid Sattari University of Aeronautical Sciences and Technology, Tehran, iran
2 Assistant Professor, Department of Aerospace Engineering, Shahid Sattari University of Aeronautical Sciences and Technology, Tehran, Iran
چکیده English

Electromagnetic absorbers operating within the X band play a critical role in reducing wave reflection, improving impedance matching, and enhancing the performance of radar systems In this study, a three-layer structure consisting of a surface Graphene/Epoxy layer, a porous CNT/Epoxy core, and an aluminum backing plate with a total thickness of 7 mm was designed and evaluated using a dual approach framework: numerical simulation in COMSOL Multiphysics and analytical modeling based on classical electromagnetic theories.

The numerical results indicate that the reflection loss reaches approximately −18.8 dB (corresponding to 98% absorption) around 9 GHz, whereas the analytical model predicts a peak value of −21 dB at the same frequency. Both methods show closely matched trends within the 8–12 GHz band, with deviations becoming more pronounced at the band edges and remaining below 10% near the resonance region. Impedance analysis reveals that minimizing the mismatch between the real part of the effective impedance and the free space value is the primary factor responsible for the reduced reflection at resonance. Furthermore, the geometric sensitivity analysis shows that increasing the thickness of the surface layer shifts the absorption peak toward approximately 8.5 GHz, while increasing the core thickness moves it toward around 9.5 GHz. These findings demonstrate that precise control over the geometry, thickness, and material parameters of each layer enables effective tuning of the frequency response and optimization of the absorber’s performance.

کلیدواژه‌ها English

Electromagnetic absorption
X‑band
Porous CNT/Epoxy core
Grooved Graphene/Epoxy surface
Impedance matching

  • تاریخ دریافت 25 فروردین 1405
  • تاریخ بازنگری 09 اردیبهشت 1405
  • تاریخ پذیرش 21 اردیبهشت 1405