Электродинамический расчет комплексной эффективной диэлектрической проницаемости нанокомпозитов на основе массивов углеродных нанотрубок в диапазоне сверхвысоких частот

Актуальность и цели. Наноструктурные материалы на основе углеродных нанотрубок (УНТ) благодаря электронным свойствам УНТ играют важную роль в создании материалов для поглощения и экранирования электромагнитного излучения СВЧ. Целью данной работы является теоретическое исследование взаимодействия электромагнитных волн с массивами ориентированных УНТ и расчет эффективной диэлектрической проницаемости анизотропных нанокомпозитов на УНТ в СВЧ-диапазоне на основе математического моделирования электродинамического уровня строгости. Материалы и методы. Методом автономных блоков с каналами Флоке проведено математическое моделирование распространения электромагнитных волн в периодических 3D-решетках ориентированных УНТ в диапазоне СВЧ. Вычислительный алгоритм решения краевой 3D-задачи дифракции для определения матрицы проводимости автономных блоков с каналами Флоке в виде прямоугольного параллелепипеда, содержащего УНТ, построен проекционным методом Галеркина. Разработана методика электродинамического расчета эффективной диэлектрической проницаемости нанокомпозита на основе УНТ, базирующаяся на теории эффективной среды. Результаты. Получены результаты электродинамического расчета частотных зависимостей действительной и мнимой частей комплексной диэлектрической проницаемости нанокомпозита на основе УНТ в диапазоне частот 2-5 ГГц для различной ориентации вектора электрического поля Е волны к оси УНТ при различном соотношении объема УНТ к общему объему композита. Выводы. Показано, что степень ослабления СВЧ-излучения за счет поглощения массивом УНТ, существенно возрастает при увеличении проводимости УНТ, фактора заполнения композита УНТ, изменяется в зависимости от взаимной ориентации вектора электрического поля Е волны и осей УНТ и при параллельной ориентации Е в сравнении с ортогональной увеличивается.