پوشش نانو‌ذرات کامپوزیت مغناطیسی BaFe12O19/ MWCNT در بستر سیلیکونی بر روی پارچه بی‌بافت برای جذب امواج در محدوده باند X و Ku

افضلی, آرزو; متقی طلب, وحید; افقهی, سید سلمان; جعفریان, مجتبی

doi:10.30501/jamt.2020.104247

پوشش نانو‌ذرات کامپوزیت مغناطیسی BaFe12O19/ MWCNT در بستر سیلیکونی بر روی پارچه بی‌بافت برای جذب امواج در محدوده باند X و Ku

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

آرزو افضلی ¹

وحید متقی طلب ¹

سید سلمان افقهی ²

مجتبی جعفریان ³

¹ گروه نساجی، دانشکده فنی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران.

² پژوهشکده مواد پیشرفته، دانشگاه امام حسین، تهران، ایران.

³ دانشگاه ازاد اسلامی، ,واحد علوم و تحقیقات، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، تهران، ایران.

10.30501/jamt.2020.104247

چکیده

در این تحقیق پوشش جاذب امواج رادار شامل نانوذرات کامپوزیتی (BaFe₁₂O₁₉/ MWCNT) سنتز شده به روش سل- ژل احتراقی بر روی پارچه اعمال گردید. نانولوله‌های کربنی کربوکسیل دار شده به‌منظور تقویت شدت و افزایش پهنای باند جذبی در رزین سیلیکونی بر روی سطح منسوج چاپ گردیدند. تصاویر میکروسکوپی منسوج پوشش داده‌ شده با نانوذرات کامپوزیتی نشان می‌دهد پوشش یکنواختی از ذرات بر سطح منسوج تشکیل‌ شده است. بیشینه جذب در نانوذرات BaFe₁₂O₁₉برابر با dB 7- در فرکانس GHz5_/9 است. در حالیکه نانوذرات کامپوزیت BaFe₁₂O₁₉/ MWCNT در حدود dB 45_/38- در GHz5_/10 در ضخامتmm 5_/1 با پهنای باند GHz6_/2 در باند X می باشد. همچنین اندازه گیری خواص جذبی نشان می دهد که میزان بیشینه جذب برای ضخامت mm 5_/1 در مقایسه با ضخامت های دیگر بیشتر است. علاوه براین در باند ku بیشینه جذب در ضخامت mm5_/1 برابر dB 31.[W11] 38- در فرکانسGHz 9/15 با پهنای باند GHz2/3 است. حضور 10% وزنی نانولوله‌های کربنی با ساختار توخالی نه تنها باعث افزایش خاصیت الکتریکی کامپوزیت گردیده، بلکه از طرفی دیگر باعث افزایش بیشینه جذب و پهنای باند جذبی شده است. در پارچه پوشش داده‌شده با نانو ذرات حداکثر جذب dB 3.5 - در GHz7/9 و برای نانو ذرات کامپوزیت dB 17.8 - درGHz 8/9 با پهنای باندGHz 8/1 جذب بیش از dB10 در باند X جذب داشته است. در باند Ku در پارچه پوشش داده‌شده با نانو ذرات، حداکثر جذب dB 2.4 - درGHz 6/17 و برای نانو ذرات کامپوزیت در حدود dB 17.6 - در GHz7/16 با پهنای باندGHz 2/2 جذب بیش از dB10 حداکثر جذب دارد. نتایج نشان می‌دهد نمونه پوشش داده‌شده با نانو ذرات کامپوزیت در دو باند X و Ku دارای بیشینه جذب قابل قبول بالای 90% بوده و قابلیت جذب امواج به دلیل وجود کربن در ساختار نانو ذرات کامپوزیتی افزایش پیداکرده است .

[W11]اعشار؟؟؟

کلیدواژه‌ها

منسوج

رادار

BaFe12O19

نانو لوله کربنی

باند X

عنوان مقاله English

The Coating of Composite Nanoparticles of Bafe12o19/ MWCNT Using Silicon over Nowowen Substrtae for Radar Absorption In X And Ku Band

نویسندگان English

Arezo Afzali ¹

Vahid Mottagitalab ¹

Seyed Salman Afghahi ²

Mojtaba Jafarian ³

¹ Textile engineering department, Faculty of Engineering, University of Guilan, Rasht, Iran.

² Advanced Material research center, Imam Hosein University, Tehran, Iran.

³ Young Researchers and Elites Club, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.

چکیده English

In current investigation a novel radar absorbing coating was developed on nonwoven fabric based on a composite nanomaterial of BaFe₁₂O₁₉/ MWCNT which was synthesized by combustive sol-gel technique. The functional carboxylated carbon nanotubes was utilized in silicon matrix and printed on fabric surface to enhance the intensity and band width of wave absorption. The microscopic images of the fabric coated magnetic nanoparticles shows a homogenous layer of nanoparticles on fabric surface. The maximum reflection drop of nanoparticles was recorded about -7 dB on 9.5 GHz. Moreover, the maximum absorption in X band was close to -38.45 dB in 10.5 GHz for samples with thickness of 1.5 mm and band width of 2.6 GHz. Meanwhile, the absorption property measurement indicates the maximum value for a thickness of 1.5 mm compared to other sample thickness. Moreover in Ku band, the maximum absorption for BaFe₁₂O₁₉/ MWCNT sample with thickness of 1.5 mm was reported on -31.38 dBm which was recorded on 15.9 GHz with Band width of 3.2 GHz. Therefore, the composite samples enhanced with hollow structure carboxylated CNT (10%w/w) not only shows improved electrical properties, but also endorse a higher maximum absorption value and band width. Interestingly, the fabric coated with bare BaFe₁₂O₁₉nanoparticle_,a maximum absorption value of -3.5 dBin was observed on 9.7 GHZ. In the meantime, the fabric coated with BaFe₁₂O₁₉/ MWCNT nanoparticle in X band region shows significant increase for absorbption value to -17.8 dB on 9.8 GHZ with bandwidth of 1.8 GHZ. However, the coated fabric with BaFe₁₂O₁₉nanoparticle in Ku band shows lower value of -2.4 dB compared to X band in 17.6 GHZ. In comparisons, for composite nanoparticle coated sample, however, a nearly similar maximum value of -17.6 dB was recorded on 16.7 GHz with band width of 2.2 GHz. Therefore , results indicate that the fabric samples coated with composite BaFe12O19/ MWCNT nanoparticle compared to neat BaFe12O19 represents appreciable maximum absorption value of more than 90% in X and Ku bands which can be attributed to presence of carbon structure in composite material.

کلیدواژه‌ها English

Fabric

ریاRadar

BaFe12O19

Carbon nanotubes

X and Ku band

1. Choi, I., D. Lee, and D.G. Lee, Radar absorbing composite structures dispersed with nano-conductive particles. Composite Structures, 2015. 122(0): p. 23-30.

2. Afzali, A., et al., The electroless plating of Cu-Ni-P alloy onto cotton fabrics. Korean Journal of Chemical Engineering, 2010. 27(4): p. 1145-1149.

3. Gupta, K., S. Abbas, and A. Abhyankar, Carbon black/polyurethane nanocomposite-coated fabric for microwave attenuation in X & Ku-band (8–18 GHz) frequency range. Journal of Industrial Textiles, 2015: p. 1528083715589752.

4. Gupta, K., et al., Microwave interactive properties of cotton fabrics coated with carbon nanotubes/polyurethane composite. Indian Journal of Fibre & Textile Research, 2013. 38(4): p. 357-365.

5. Pullar, R.C., Hexagonal ferrites: a review of the synthesis, properties and applications of hexaferrite ceramics. Progress in Materials Science, 2012. 57(7): p. 1191-1334.

6. Rashad, M.M. and I.A. Ibarhim, Synthesis and Magnetic Properties of Barium Hexaferrite Powders Using Organic Acid Precursor Method. Journal of Superconductivity and Novel Magnetism, 2013. 26(5): p. 1639-1644.

7. Zhao, L., et al., Hydrothermal synthesis of pure BaFe 12 O 19 hexaferrite nanoplatelets under high alkaline system. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2013. 332: p. 44-47.

8. Rashad, M. and I. Ibrahim, Improvement of the magnetic properties of barium hexaferrite nanopowders using modified co-precipitation method. journal of magnetism and magnetic materials, 2011. 323(16): p. 2158-2164.

9. Tan, G. and X. Chen, Structure and multiferroic properties of barium hexaferrite ceramics. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2013. 327: p. 87-90.

10. Mandizadeh, S., F. Soofivand, and M. Salavati-Niasari, Sol–gel auto combustion synthesis of BaFe 12 O 19 nanoceramics by using carbohydrate sugars as a novel reducing agent. Advanced Powder Technology, 2015. 26(5): p. 1348-1354.

11. Mosleh, Z., et al., Structural, magnetic and microwave absorption properties of Ce-doped barium hexaferrite. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2016. 397: p. 101-107.

12. Petrov, V. and V. Gagulin, Microwave absorbing materials. Inorganic Materials, 2001. 37(2): p. 93-98.

13. De Rosa, I.M., et al., Effect of short carbon fibers and MWCNTs on microwave absorbing properties of polyester composites containing nickel-coated carbon fibers. Composites Science and Technology, 2010. 70(1): p. 102-109.

14. He, K., et al., Microwave absorption properties of single-wall carbon nanotubes/barium hexaferrite composite [J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2011. 4: p. 022.

15. Ghasemi, A., et al., Enhanced reflection loss characteristics of substituted barium ferrite/functionalized multi-walled carbon nanotube nanocomposites. Journal of Applied Physics, 2011. 109(7): p. 07A507.

16. Ghasemi, A., et al., Magnetic and reflection loss characteristics of substituted barium ferrite/functionalized multiwalled carbon nanotube. IEEE Transactions on Magnetics, 2011. 47(10): p. 4310-4313.

17. Choi, I., et al., Radar absorbing sandwich construction composed of CNT, PMI foam and carbon/epoxy composite. Composite Structures, 2012. 94(9): p. 3002-3008.

18. Choi, I., D. Lee, and D.G. Lee, Hybrid composite low-observable radome composed of E-glass/aramid/epoxy composite sandwich construction and frequency selective surface. Composite Structures, 2014. 117(0): p. 98-104.

19. Choi, I., et al., Design of the hybrid composite face with electromagnetic wave transmission characteristics of low-observable radomes. Composite Structures, 2012. 94(11): p. 3394-3400.

20. Li, C., et al., Electromagnetic transmission characteristics of composite frequency selective surfaces coated with conductive polymer–silver paste. Composites science and technology, 2014. 90: p. 32-39.

21. Sano, E. and E. Akiba, Electromagnetic absorbing materials using nonwoven fabrics coated with multi-walled carbon nanotubes. Carbon, 2014. 78: p. 463-468.

22. Gupta, K., et al., Microwave absorption in X and Ku< i> band frequency of cotton fabric coated with Ni–Zn ferrite and carbon formulation in polyurethane matrix. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2014. 362: p. 216-225.

23. Bsoul, I. and S. Mahmood, Magnetic and structural properties of BaFe 12− x Ga x O 19 nanoparticles. Journal of Alloys and Compounds, 2010. 489(1): p. 110-114.

24. Melvin, G.J.H., Q.-Q. Ni, and T. Natsuki, Electromagnetic wave absorption properties of barium titanate/carbon nanotube hybrid nanocomposites. Journal of Alloys and Compounds, 2014. 615: p. 84-90.

25. Farukh, M., A.P. Singh, and S.K. Dhawan, Enhanced electromagnetic shielding behavior of multi-walled carbon nanotube entrenched poly (3,4-ethylenedioxythiophene) nanocomposites. Composites Science and Technology, 2015. 114: p. 94-102.