碳系材料和聚合物具有優勢互補的優良特性,聚合物質量輕且易于加工,碳系材料中則大多數都具有高強度的機械性能以及優良的電學性能。不同種類的聚合物的添加也使得復合材料呈現出不同特性,其中碳納米管作為填料的碳系復合材料是良好的微波吸波材料。但目前大多數關于復合材料的數值計算都是由實驗數據出發來分析其相關電磁特性,由具體的色散模型公式入手計算碳系復合材料的電磁特性以及它在微波吸波材料上的應用還很少見到。文章中首先簡要敘述了碳納米管及其復合材料的各項特性并分類敘述了碳納米管對復合材料的特性改良。第二章則介紹了碳納米管以及碳納米管復合材料的性能結構,并給出復合材料介電特性的各項參數隨頻率變化曲線。第三部分分別給出了時域有限差分方法以及分數階導數方法,根據分數階導數方法推導了德拜模型(Debye)、洛倫茲模型(Lorentz)以及德魯模型(Drude)模型下的場方程及電流迭代式。然后,采用輔助差分方法(ADE-FDTD)驗證了推導公式的正確性,通過計算不同厚度的碳系復合材料薄膜算例,計算分析樣品厚度對于其微波吸波性能的影響。最后計算附著在SiO2薄膜上的不同厚度的碳系復合材料薄膜的傳輸系數,進一步的分析在實際應用情況下的復合材料電磁特性。碳納米管的特殊螺旋型結構使得其具有手性特性,這種特性也使得其具有不同一般材料的電磁波傳播特性。本文在基于Cole-Cole色散模型的基礎上結合Condon本構關系給出了手性復合材料的電磁場方程。然后,用ADE-FDTD方法驗證推導公式的正確性,并用分數階導數方法計算得到復合材料薄膜的電磁特性參數。通過對計算得到的反射系數,透射系數以及吸收系數分析復合材料的吸波特性以及隨頻率變化趨勢,同時也通過計算空間中的電磁場觀察到復合材料的手性所帶來的圓二色性以及旋光特性。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB332

【參考文獻】

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本文編號：2169250