VẬT LIỆU BIẾN HÓA CÓ KHẢ NĂNG ĐIỀU KHIỂN CƠ HỌC  CHO HẤP THỤ ĐA BĂNG TẦN

Dương Thị Hà; Bùi Xuân Khuyến; Bùi Sơn Tùng; Phạm Thanh Sơn; Vũ Thị Hồng Hạnh; Trịnh Thị Giang; Nguyễn Thanh Tùng; Vũ Đình Lãm

doi:10.34238/tnu-jst.8659

VẬT LIỆU BIẾN HÓA CÓ KHẢ NĂNG ĐIỀU KHIỂN CƠ HỌC CHO HẤP THỤ ĐA BĂNG TẦN

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 31/08/23 Ngày hoàn thiện: 03/11/23 Ngày đăng: 03/11/23

Các tác giả

1. Dương Thị Hà, 1) Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; 2)Trường Đại học Sư phạm - ĐH Thái Nguyên
2. Bùi Xuân Khuyến , 1) Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; 2) Viện Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
3. Bùi Sơn Tùng, 1) Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; 2) Viện Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
4. Phạm Thanh Sơn, Viện Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
5. Vũ Thị Hồng Hạnh, Trường Đại học Sư phạm - ĐH Thái Nguyên
6. Trịnh Thị Giang, Viện Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
7. Nguyễn Thanh Tùng, 1) Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; 2) Viện Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
8. Vũ Đình Lãm, Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Tóm tắt

Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã đề xuất một vật liệu biến hóa hấp thụ tuyệt đốisóng điện từ có thể điều khiển bằng tác động cơ học bằng cách sử dụng mực nano bạc in lên trên đế polyimide đàn hồi. Ở cấu hình phẳng, cấu trúc đề xuất hoạt động như một vật liệu biến hóa hấp thụ một băng tầnvới một đỉnh hấp thụ tại tần số 3,7 GHz và độ hấp thụ đạt tới 99,9%. Dưới tác động cơ học, cấu trúc được uốn cong và bọc lên trên một bề mặt hình trụ. Ở cấu hình này, đỉnh hấp thụ tại tần số 3,7 GHz vẫn được duy trì tốt trong khi có những đỉnh hấp thụ mới xuất hiện ở vùng tần số cao hơn. Khi bán kính uốn thay đổi từ 400 mm đến 200 mm, cấu trúc đề xuất có tính năng chuyển đổi được giữa chế độ hấp thụ một băng tần và hấp thụ ba băng tần. Ngoài ra, vật liệu biến hóa hấp thụ tuyệt đối sóng điện từ được thiết kế thể hiện đặc tính không nhạy với sự phân cực của sóng tới và ổn định đối với góc tới lên tới 50 độ. Hơn nữa, đối với cả trạng thái phẳng và trạng thái cong, cơ chế hấp thụ được giải thích bằng sự phối hợp trở kháng và phân bố dòng điện bề mặt. Cuối cùng, thiết kế của vật liệu biến hóa hấp thụ tuyệt đối sóng điện từ được thu nhỏ lại để hoạt động ở vùng THz, đồng thời vẫn thể hiện khả năng điều chỉnh hiệu quả giữa chế độ hấp thụ một băng tần và hai băng tần thông qua tác động cơ học.

Từ khóa

Vật liệu biến hóa hấp thụ tuyệt đối sóng điện từ; Khả năng điều khiển cơ học; Hấp thụ đa băng tần; Vùng THz; Vật liệu biến hóa đàn hồi

Toàn văn:

PDF (English)

Tài liệu tham khảo

[1] 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, May 2008, Art. no. 207402.

[2] 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, Mar. 2017, Art. no. 14901.

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

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

[5] D. R. Smith, W. J. Padilla, D. C. Vier, S. C. Nemat-Nasser, and S. Schultz, “Composite Medium with Simultaneously Negative Permeability and Permittivity,” Phys. Rev. Lett., vol. 84, no. 18, pp. 4184–4187, May 2000.

[6] Y. I. Abdulkarima, L. Denga, H. Luoa, S. Huanga, M. Karaaslanc, O. Altıntas, M. Bakırd, F. F. Muhammadsharife, H. N.Awl, C.Sabah, and K. S. L. Al-badri, “Design and study of a metamaterial based sensor for the application of liquid chemicals detection,” J. Mater. Res. Technol., vol. 9, no. 5, pp. 10291–10304, Sep. 2020.

[7] 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, p. 657790, Apr. 2021.

[8] A. Sadeqi, H. R. Nejad, and S. Sonkusale, “Low-cost metamaterial-on-paper chemical sensor,” Opt. Express, vol. 25, no. 14, Jul. 2017, Art. no. 16092.

[9] S. Haxha, F. AbdelMalek, F. Ouerghi, M. D. B. Charlton, A. Aggoun, and X. Fang, “Metamaterial Superlenses Operating at Visible Wavelength for Imaging Applications,” Sci. Rep., vol. 8, no. 1, Oct. 2018, Art. no. 16119.

[10] D. Shan, H. Wang, K. Cao, and J. Zhang, “Wireless power transfer system with enhanced efficiency by using frequency reconfigurable metamaterial,” Sci. Rep., vol. 12, no. 1, Jan. 2022, Art. no. 331.

[11] W.C. Harris and D. S. Ricketts, “Maximum gain enhancement in wireless power transfer using anisotropic metamaterials,” Sci Rep., vol.13, 2023, Art. no. 7726.

[12] G. P. E. Persis, J. J. Paul, T. B. Mary, and R. C. Joy, “A compact tilted split ring multiband metamaterial absorber for energy harvesting applications,” Mater. Today Proc., vol. 56, pp. 368–372, 2022.

[13] A. Elsharabasy, M. Bakr, and M. J. Deen, “Wide-angle, wide-band, polarization-insensitive metamaterial absorber for thermal energy harvesting,” Sci. Rep., vol. 10, no. 1, Oct. 2020, Art. no. 16215.

[14] 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, no. 1, Jan. 2012, Art. no. 635.

[15] J. Kim, K. Han, and J. W. Hahn, “Selective dual-band metamaterial perfect absorber for infrared stealth technology,” Sci. Rep., vol. 7, no. 1, Jul. 2017, Art. no. 6740.

[16] D. Hu, T. Meng, H. Wang, Y. Ma, and Q. Zhu, “Ultra-narrow-band terahertz perfect metamaterial absorber for refractive index sensing application,” Results Phys., vol. 19, Dec. 2020, Art. no. 103567.

[17] Y. I. Abdulkarim, O. Altintas, A. S. Karim, H. N. Awl, F. F. Muhammadsharif, F. Ӧ. Alkurt, M. Bakir, B. Appasani, M. Karaaslan, and J. Dong, “Highly Sensitive Dual-Band Terahertz Metamaterial Absorber for Biomedical Applications: Simulation and Experiment,” ACS Omega, vol. 7, no. 42, pp. 38094–38104, Oct. 2022.

[18] J.-F. Lv, C. Ding, F.-Y. Meng, J.-Q. Han, T. Jin, and Q. Wu, “A Tunable Metamaterial Absorber Based on Liquid Crystal with the Compact Unit cell and the Wideband Absorption,” Liq. Cryst., vol. 48, no. 10, pp. 1438–1447, Aug. 2021.

[19] M. Lei, N. Feng, Q. Wang, Y. Hao, S. Huang, and K. Bi, “Magnetically tunable metamaterial perfect absorber,” J. Appl. Phys., vol. 119, no. 24, Jun. 2016, Art. no. 244504.

[20] J. Ning, K. Chen, W. Zhao, J. Zhao, T. Jiang, and Y. Feng, “An Ultrathin Tunable Metamaterial Absorber for Lower Microwave Band Based on Magnetic Nanomaterial,” Nanomaterials, vol. 12, no. 13, Jun. 2022, Art. no. 2135.

[21] Y. Shen, J. Zhang, Y. Pang, L. Zheng, J. Wang, H. Ma, and S. Qu, “Thermally Tunable Ultra-wideband Metamaterial Absorbers based on Three-dimensional Water-substrate construction,” Sci. Rep., vol. 8, no. 1, Mar. 2018, Art. no. 4423.

[22] T. Wu, W. Li, S. Chen, and J. Guan, “Wideband frequency tunable metamaterial absorber by splicing multiple tuning ranges,” Results Phys., vol. 20, Jan. 2021, Art. no. 103753.

[23] F. Zhang, S. Feng, K. Qiu, Z. Liu, Y. Fan, Ư. Zhang, Q. Zhao, and J. Zhou, “Mechanically stretchable and tunable metamaterial absorber,” Appl. Phys. Lett., vol. 106, no. 9, Mar. 2015, Art. no. 091907.

[24] J. Kim, H. Jeong, and S. Lim, “Mechanically actuated frequency reconfigurable metamaterial absorber,” Sens. Actuators Phys., vol. 299, Nov. 2019, Art. no. 111619.

[25] T. L. Pham, X. K. Bui, S. T. Bui, D. H. Le, V. L. Le, D. L. Vu, and T. T. Nguyen “Origami-based stretchable bi-functional metamaterials: reflector and broadband absorber,” J. Phys. Appl. Phys., vol. 54, no. 16, Apr. 2021, Art. no. 165111.

[26] 3DEXPERIENCE Company, “CST Studio suite electromagnetic field simulation software,” [Online]. Available: https://www.3ds.com/products-services/simulia/products/cst-studio-suite/. [Accessed Nov. 1, 2023].

[27] S. Jung, Y. J. Kim, Y. J. Yoo, J. S. Hwang, B. X. Khuyen, L.-Y. Chen, and Y. P. Lee, “High-Order Resonance in a Multiband Metamaterial Absorber,” J. Electron. Mater., vol. 49, no. 3, pp. 1677–1688, Mar. 2020.

[28] X. Huang, C. Lu, C. Rong, Z. Hu, and M. Liu, “Multiband Ultrathin Polarization-Insensitive Terahertz Perfect Absorbers With Complementary Metamaterial and Resonator Based on High-Order Electric and Magnetic Resonances,” IEEE Photonics J., vol. 10, no. 6, pp. 1–11, Dec. 2018.

[29] Y. Cheng, Z. Cheng, X. Mao, and R. Gong, “Ultra-Thin Multi-Band Polarization-Insensitive Microwave Metamaterial Absorber Based on Multiple-Order Responses Using a Single Resonator Structure,” Materials, vol. 10, no. 11, Oct. 2017, Art. no. 1241.

[30] J. S. Hwang, Y. J. Kim, Y. J. Yoo, K. W. Kim, J. Y. Rhee, L. Y. Chen, and Y. P. Lee, “Switching and extension of transmission response, based on bending metamaterials,” Sci. Rep., vol. 7, no. 1, Jun. 2017, Art. no. 3559.

[31] V. Aksyuk, B. Lahiri, G. Holland, and A. Centrone, “Near-field asymmetries in plasmonic resonators,” Nanoscale, vol. 7, no. 8, pp. 3634–3644, 2015.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.8659

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ