VẬT LIỆU BIẾN HÓA CẤU TRÚC ĐA LỚP HẤP THỤ BĂNG TẦN RỘNG,  CÓ TÍNH NĂNG ĐÀN HỒI HOẠT ĐỘNG TRONG VÙNG TẦN SỐ GHz

Đỗ Thùy Chi; Dương Thị Hà; Bùi Xuân Khuyến; Bùi Sơn Tùng; Ngô Như Việt; Vũ Thị Hồng Hạnh; Vũ Đình Lãm

doi:10.34238/tnu-jst.11409

VẬT LIỆU BIẾN HÓA CẤU TRÚC ĐA LỚP HẤP THỤ BĂNG TẦN RỘNG, CÓ TÍNH NĂNG ĐÀN HỒI HOẠT ĐỘNG TRONG VÙNG TẦN SỐ GHz

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 26/10/24 Ngày hoàn thiện: 29/11/24 Ngày đăng: 30/11/24

Các tác giả

1. Đỗ Thùy Chi, Trường Đại học Sư phạm - ĐH Thái Nguyên
2. Dương Thị Hà, Trường Đại học Sư phạm - ĐH Thái Nguyên
3. Bùi Xuân Khuyến, 1) Viện Khoa học Vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 2) Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
4. Bùi Sơn Tùng , Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
5. Ngô Như Việt, Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
6. Vũ Thị Hồng Hạnh, Trường Đại học Sư phạm - ĐH Thái Nguyên
7. Vũ Đình Lãm, Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Tóm tắt

Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất một cấu trúc vật liệu biến hóa hấp thụ băng tần rộng, có tính năng đàn hồi sử dụng cấu trúc đa lớp. Mỗi lớp của vật liệu đề xuất được thiết kế bao gồm các cấu trúc cộng hưởng đơn giản được làm từ mực in dẫn điện graphene đặt lên trên lớp điện môi polyimide mềm dẻo. Hai lớp cấu trúc đồng nhất này được xếp chồng lên nhau tạo thành cấu trúc dạng đa lớp. Kết quả mô phỏng cho thấy, ở trạng thái phẳng vật liệu hấp thụ trên 90% sóng điện từ trong dải tần số từ khoảng 4,6 đến 12,7 GHz, tương đương với băng thông tương đối là 93,6%. Khi ở trạng thái uốn cong, phổ hấp thụ được mở rộng hơn so với phổ hấp thụ ở trạng thái phẳng với độ rộng băng thông tương đối lên tới 116,5 %, tương ứng độ hấp thụ trên 90% trong dải tần số từ 4,26 đến 16,14 GHz, khi bán kính uốn là 100mm. Cơ chế hấp thụ băng tần rộng của vật liệu được làm rõ bằng lý thuyết phối hợp trở kháng, phân bố dòng điện bề mặt và phân bố năng lượng điện từ trường.

Từ khóa

Vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ; Vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ đa lớp; Vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ đàn hồi; Vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ băng thông rộng; Vùng GHz

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] R. A. Shelby, D. R. Smith, and S. Shultz, "Experimental Verification of a Negative Index of Refraction," Science, vol. 292, no. 5514, pp. 77-79, 2001.

[2] D. R. Smith, J. B. Pendry, and M. C. K. Wiltshire, “Metamaterials and Negative Refractive Index,” Science, vol. 305, pp. 788-792, 2014.

[3] Z. Duan, X. Tang, Z. Wang, Y. Zhang, X. Chen, M. Chen, and Y. Gong, “Observation of the reversed Cherenkov radiation,” Nat. Commun., vol. 8, no. 1, 2017, Art. no. 14901.

[4] N. Seddon and T. Bearpark, “Observation of the Inverse Doppler Effect,” Science, vol. 302, no. 5650, pp. 1537-1540, 2003.

[5] L. Zhu and L. Dong, “Electromagnetically induced transparency metamaterials: theories, designs and applications,” J. Phys. D: Appl. Phys., vol. 55, no. 26, 2022, Art. no. 263003.

[6] V. G. Veselago, “The electrodynamics of sbstances with simultaneously negative values of and ,” Sov. Phys. Uspekhi, vol. 10, no. 4, pp. 509-514, 1968.

[7] M. R. Islam, M. T. Islam, B. Bais, S. H. Almalki, H. Alsaif, and M. S. Islam, “Metamaterial sensor based on rectangular enclosed adjacent triple circle split ring resonator with good quality factor for microwave sensing application,” Sci. Rep., vol. 12, no. 1, 2022, Art. no. 6792.

[8] L. Ma, D. Chen, W. Zheng, J. Li, S. Zahra, Y. Liu, Y. Zhou, Y. Huang, and G. Wen, “Advanced Electromagnetic Metamaterials for Temperature Sensing Applications,” Front. Phys., vol. 9, 2021, Art. no. 657790.

[9] K. N. Olan-Nuñez, and R. S. Murphy-Arteaga, “A novel metamaterial-based antenna for on-chip applications for the 72.5–81 GHz frequency range,” Sci. Rep., vol. 12. no. 1, 2022, Art. no. 1699.

[10] Z. Huang and B. Wang, “Ultra-broadband metamaterial absorber for capturing solar energy from visible to near infrared,” Surfaces and Interfaces, vol. 33, 2022, Art. no. 102244.

[11] T. H. H. Le, H. N. Bui, S. T. Bui, D. L. Vu, X. K. Bui, and T. S. Pham, “Enhanced efficiency of magnetic resonant wireless power transfer system using rollable and foldable metasurface based on polyimide substrate,” Appl. Phys. A, vol. 130, no. 7, 2024, Art. no. 521.

[12] X. K. Bui, V. N. Nguyen, N. D. Dinh, P. H. Nguyen, T. T. Nguyen, S. T. Bui, D. L. Vu, T. G. Ho, D. T. Pham and Y. Lee, “Dual-band infrared metamaterial perfect absorber for narrow-band thermal emitters,” J. Phys. D: Appl. Phys., vol. 57, no. 28, 2024, Art. no. 285501.

[13] N. I. Landy, S. Sajuyigbe, J. J. Mock, D. R. Smith, and W. J. Padilla, “Perfect Metamaterial Absorber,” Phys. Rev. Lett., vol. 100, no. 20, 2008, Art. no. 207402.

[14] W. Zuo, Y. Yang, X. He, D. Zhan, and Q. Zhang, “A miniaturized metamaterial absorber for ultrahigh-frequency RFID system,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 16, pp. 329-332, 2016.

[15] J. Mizeraczyk and M. Budnarowska, “Microwave Metamaterial Absorber with Radio Frequency/Direct Current Converter for Electromagnetic Harvesting System,” Electronics, vol. 13, no. 5, Art. no. 833, 2024.

[16] Z. Luo, S. Ji, J. Zhao, H. Wu, and H. Dai, “A multiband metamaterial absorber for GHz and THz simultaneously,” Results Phys., vol. 30, 2021, Art. no. 104893.

[17] H. Sudarsan, K. Mahendran, and S. Rathika, “Design of microwave metamaterial absorber for Ku-, X, and C-band applications,” Results Opt., vol. 15, 2024, Art. no. 100653.

[18] Y. Zhou, Z. Qin, Z. Liang, D. Meng, H. Xu, D. R. Smith, and Y. Liu, “Ultra-broadband metamaterial absorbers from long to very long infrared regime,” Light Sci. Appl., vol. 10, no. 1, 2021, Art. no. 138.

[19] P. Li, P. Zhou, Y. Liu, and X. Wang, “Electrically switchable metamaterial absorber in visible range based on micro-electro-mechanically system,” Results Phys., vol. 51, 2023, Art. no. 106569.

[20] X. K. Bui, N. V. Ngo, T. S. Pham, H. N. Bui, H. A. Nguyen, T. C. Do, P. H. Nguyen, S. T. Bui, D. L. Vu, H. Zheng, L. Y. Chen, and Y. Lee, “Multi-Layered Metamaterial Absorber Electromagnetic and Thermal Characterization,” Photonics, vol. 11, no. 3, 2024, Art. no. 11030219.

[21] G. Deng, K. Lv, H. Sun, Y. Hong, X. Zhang, Z. Yin, Y. Li, and J. Yang, “An ultra-wideband, polarization insensitive metamaterial absorber based on multiple resistive film layers with wide-incident-angle stability,” Int. J. Microw. Wirel. Technol., vol. 13, no. 1, pp. 1-9, 2020.

[22] K. Iwaszczuk, A. C. Strikwerda, K. Fan, X. Zhang, R. D. Averitt, and P. U. Jepsen, “Flexible metamaterial absorbers for stealth applications at terahertz frequencies,” Opt. Express, vol. 20, pp. 635-643, 2012.

[23] A. Sadeqi, H. R. Nejad, and S. Sonkusale, “Low-cost metamaterial-on-paper chemical sensor,” Opt. Express, vol. 25, pp. 16092-16100, 2017.

[24] W. Xin, Z. Binzhen, W. Wanjun, W. Junlin, and D. Junping, “Design, fabrication, and characterization of a flexible dual-band metamaterial absorber,” IEEE Photonics J., vol. 9, pp. 1-12, 2017.

[25] G. Dayal, and S. A. J. Ramakrishna, “High temperature VO2 based microbolometer with enhanced light absorption,” Phys. D Appl. Phys., vol. 48, 2014, Art. no. 035105.

[26] H. K. Kim, K. Ling, K. Kim, and S. Lim, “Flexible inkjet-printed metamaterial absorber for coating a cylindrical object,” Opt. Express, vol. 23, pp. 5898-5906, 2015.

[27] CST Studio Suite. [CD-ROM]. Vélizy-Villacoublay, 78140, France: Dassault Systèmes, 2023.

[28] C. A. Balanis, Advanced Engineering Electromagnetics, John Wiley and Sons: Hoboken, NJ, USA, 1989.

[29] S. D. Assimonis and V. Fusco, “Polarization insensitive, wide-angle, ultra-wideband, flexible, resistively loaded, electromagnetic metamaterial absorber using conventional inkjet-printing technology,” Sci. Rep., vol. 9, no. 1, 2019, Art. no. 12334.

[30] V. L. Le, S. K. Nguyen, S. T. Bui, T. T. Nguyen, T. G. Trinh, T. S. Pham, X. K. Bui, D. L. Vu, L. Chen, H. Zheng, and Y. Lee, “Flexible broadband metamaterial perfect absorber based on graphene-conductive inks,” Photonics, vol. 8, no. 10, 2021, Art. no. 440.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.11409

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ