بهینه سازی خواص جذب امواج الکترومغناطیس کامپوزیت سیمان و نانولوله های کربنی چندجداره کربوکسیل با اتصال کوتاه و بار تطبیق شده موجبر

پژوهش های فراوانی در جذب و محافظت در برابر امواج الکترومغناطیسی، به منظور کاهش اثرات مضر تابش الکترومغناطیسی بر محیط زیست انجام شده است. برای جلوگیری از نفوذ امواج الکترومغناطیس محافظ هایی با رسانندگی بالا استفاده می شود. یک روش مناسب و مفید جهت دستیابی به مواد محافظتی در برابر امواج الکترومغناطیسی، افزودن مواد کربنی رسانا شامل الیاف کربن، رشته های کربنی و نانو لوله های کربنی است. نانولوله های کربنی به دلیل داشتن ساختارهای لوله ای شکل دو بعدی و رسانایی بالا می توانند به آسانی شبکه رسانایی را درون زمینه یک ماده تشکیل دهند و همین امر باعث می شود که محیط، تراوایی الکتریکی بالایی داشته باشد. بنابراین، افزایش تلفات دی الکتریک منجر به تلفات بازتاب امواج الکترومغناطیس می شود. لذا حضور نانولوله های کربنی در ماده جاذب باعث بهبود خواص جذب امواج الکترومغناطیسی می شود.در این پژوهش خواص جذب امواج الکترومغناطیس کامپوزیت سیمان و نانولوله های چندجداره عاملدار کربوکسیل با اشکال مختلف کایرال، زیگزاگ و آرمچیر با دو روش اتصال کوتاه موجبر و بار موجبری تطبیق شده مطالعه می شود. تاثیر شکل mwcnt و ضخامت نمونه بر روی خواص جذب موج الکترومغناطیسی در رنج فرکانسی ghz 12-8 با روش اتصال کوتاه موجبر و بار موجبری تطبیق شده مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نمونه ها در دو ضخامت  mm 6  و3 تهیه و مقدار نانولوله اضافه شده wt% 0/1 می باشد. اضافه کردن wt% 0/1 نانولوله، عملکرد جذب ملات سیمان را در رنج فرکانسی ghz 10-8 افزایش می دهد. با افزایش ضخامت از mm 3 به mm 6، پهنای باند فرکانس اتلاف بازتاب برای کامپوزیت های mwcnt / سیمان افزایش می یابد، اما تعداد قله ها کاهش می یابد. با مقایسه نتایج جذب امواج نمونه ها با دو روش مختلف استباط می شود که جذب امواج نمونه های با ضخامت  mm 3 با روش بار تطبیقی بهتر از روش اتصال کوتاه بدون استفاده از بار تطبیقی می باشد. در حالی که در نمونه های با ضخامتmm  6 چندان تفاوتی حاصل نمی شود. همچنین در روش اتصال کوتاه جذب امواج توسط نمونه های کامپوزیت با ضخامت mm 3 در فرکانس های کمتر از ghz 10/5 بهتر عمل کرده است، در حالی که در روش بار تطبیقی در فرکانس های بیشتر از ghz 10/5، نمونه های کامپوزیت جذب بهتری داشته اند. علاوه برآن، جذب امواج نمونه های کامپوزیت با ضخامت mm 6 با روش اتصال کوتاه در فرکانس های کمتر و با روش بار تطبیقی در فرکانس های بیشتر نتایج بهتری را نشان می دهد. علاوه بر این، رفتار جذب نمونه کایرال با ضخامت mm 6 با دو نمونه دیگر متفاوت است، زیرا نانولوله‌های کایرال نامتقارن و نانولوله‌های زیگزاگ و آرمچیر متقارن هستند. تجزیه و تحلیل ساختاری و مورفولوژی سطح کامپوزیت های سیمان / mwcnt با اشکال مختلف با استفاده از روش میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بررسی شده است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی کامپوزیت سیمان/ نانولوله چندجداره عاملدار کربوکسیل پراکندگی نانولوله ها در کامپوزیت را نشان می دهد. اتصال نانولوله ها به یکدیگر و سیمان منجر به کاهش حفره ها و تشکیل شبکه رسانای منطقه ای می شود. در نتیجه هدایت الکتریکی افزایش یافته و میدان الکترومغناطیسی در این شبکه تضعیف می شود.

optimization of electromagnetic waves absorption properties of mwcnts-cooh /cement composite by short circuit of waveguide and matched load methods

many studies have been conducted on the absorption and protection of electromagnetic waves to reduce the harmful effects of electromagnetic radiation on the environment. high conductivity shields are used to prevent the penetration of electromagnetic waves. a convenient and useful method of obtaining electromagnetic shielding materials is the addition of conductive carbon materials including carbon fibers, carbon filaments, and carbon nanotubes. carbon nanotubes can easily form a conductive network within a material field due to their two-dimensional tubular structures and high conductivity, which results in a high electrical permeability ambience. therefore, the increase in dielectric losses results in reflection losses of electromagnetic waves. thus, the presence of carbon nanotubes in the adsorbent improves the absorption properties of electromagnetic waves.in this study, the electromagnetic wave absorbing properties of multi-walled carbon nanotubes (mwcnt) functionalization with carboxyl (-cooh) group /cement composites with different shapes; chiral, zigzag and armchair were studied by short circuit of the waveguide and matched load methods. the influence of the mwcnt shape and sample thickness on the electromagnetic wave absorbing properties were discussed and analyzed in the frequency range of 8–12 ghz by a short circuit of the waveguide and matched load methods. the samples were prepared in two thicknesses of 3 and 6 mm, and the amount of nanotubes added was 0.1%wt. the addition of 0.1 wt.% mwcnt greatly enhances the absorption performance of the cement mortar in the frequency range of  8–10 ghz. with the increase of thickness from 3 mm to 6 mm, the frequency bandwidths of the reflection loss for mwcnt/cement composites increases but the number of peaks decreases.  by comparing the results of electromagnetic wave absorbing of the samples with two different methods are deduced that in the samples with a thickness of 3 mm, the absorbing of waves by matched load method is better than short circuit method without matched load. however, in samples with a thickness of 6 mm, there is not much different. also, the electromagnetic wave absorbing of the composite samples with a thickness of 3 mm performed better by short circuit method at frequencies below 10.5 ghz, while the composite samples had better absorbing in the matched load method at frequencies greater than 10.5 ghz. in addition, the electromagnetic wave absorbing of the composite samples with a thickness of 6 mm show better results by short circuit method at lower frequencies and by matched load method at higher frequencies. moreover, the absorption behavior of the chiral sample with thickness 6 mm differs from the other two samples because the chiral nanotubes are asymmetric and zigzag and armchair nanotubes are symmetric. furthermore, the structural analysis and surface morphology of mwcnt/cement composites with different shapes have been explored using the scanning electron microscope (sem) technique. scanning electron microscope images of mwcnt/cement composites show dispersion of nanotubes in composite. connecting of nanotubes and cement leads to reduction of porosity and formation of regional conductive network. as a result, the electrical conductivity is increased and the electromagnetic field in the network is attenuated.