مشخصه‌سازي خواص الكتريكي و الكترومغناطيسي كامپوزيت‌ حاوي نانولوله هاي كربن

Characterization of the electrical and electromagnetic properties of CNT-based composites

استفاده از نانوكامپوزيت‌هاي حاوي نانولوله كربني در صنايع فضايي به علت خواص منحصر به فرد و چند منظوره آنها رونق خاصي يافته است. استخراج خواص الكتريكي و الكترومغناطيسي مواد نانوكامپوزيتي در باند فركانسي 4/12 تا 18 گيگاهرتز مساله مهمي براي توسعه اين مواد بشمار مي رود. در اين مقاله بررسي هاي آزمايشگاهي بر روي خواص الكتريكي و الكترومغناطيسي پليمرهاي تقويت شده با نانولوله هاي كربن صورت گرفته، خصوصياتي از جمله رسانايي الكتريكي جريان مستقيم و جريان متناوب، گذردهي الكتريكي، ضرايب انتقال و انعكاس، تانژانت تلفات و عمق پوستي در باند فركانسي Ku (4/12 تا 18 گيگاهرتز) مشخصه‌سازي مي‌شود. از روش پليمريزاسيون درجا براي ساخت نانوكامپوزيت هاي متشكل از رزين وينيل استر و نانولوله هاي كربن چند جداره استفاده شده است. براي توزيع نانولوله هاي در بستر رزين از تجهيز التراسونيك استفاده شده است و براي اندازه گيري خواص الكتريكي نمونه ها از تحليلگر بردار شبكه استفاده شده است. كسر وزني نانولوله هاي كربني چند جداره در حدود 1/0 تا 3 درصد انتخاب شده است تا بتوان تاثير ميزان نانولوله بر روي خواص را ارزيابي كرد. در نهايت با استفاده از مدار معادل الكتريكي، رفتار نمونه هاي آزمايشگاهي بر اساس مطالعه نيمه‌تجربي توصيف مي شود.

Application of carbon nanotube reinforced polymers in space industry is widely dispread due to the unique and multi-purpose properties of them Therefore, extraction of electrical and electromagnetic properties of nanocomposite materials in the frequency band of 12.4 to 18 GHz is an important issue in their development procedure. In this paper, experimental investigations on electrical and electromagnetic properties of carbon nanotube reinforced polymers are performed. The investigated properties include AC and DC electrical conductivities, permittivity, transmission and reflection coefficients, loss tangent and skin depth in Ku frequency band (12.4-18 GHz). The in situ polymerization method is selected to fabricate multi-walled carbon nanotube (MWCNT)/Vinylester nanocomposite. Ultrasonic device is used for dispersion of CNTs in resin and then Vector Network Analyzer (VNA) is employed for measurement of electrical properties of specimens. Weight fraction of MWCNT is chosen between 0.1 to 3 % in order to evaluate the influence of CNT content on investigated properties. Finally, equivalent circuit model is used to describe the observed behavior on the basis of semi-empirical study.