Исследование поглощения электромагнитных волн композитным материалом на основе керамической матрицы и графитового наполнителя
Рассмотрение вопроса поглощения электромагнитных волн СВЧ диапазона материалами, выполненными на основе красной глины, красной глины и наполнителя. Описание поглощения электромагнитных волн шарами, параметры шаров из керамики. Динамика разогрева шаров.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.03.2019 |
| Размер файла | 603,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Исследование поглощения электромагнитных волн композитным материалом на основе керамической матрицы и графитового наполнителя
Рыков. Д.В., Оглоблин Г.В.
Рассматривается вопрос поглощения электромагнитных волн СВЧ диапазона материалами, выполненные на основе красной глины, красной глины и наполнителя. Глиняные шары сушились, а затем обжигались в муфельной печи. После охлаждения шары помещались в СВЧ печь и облучались электромагнитными волнами 2,4 ГГц.
Ключевые слова. Электромагнитные волны, поглощение, композит, материал. электромагнитная волна керамика глина
This paper considers the question of electromagnetic wave absorption composite materials microwave made by red clay and filler. Two samples were prepared in the form of a ball with graphite fillers, permalloy, respectively, were placed in a muffle furnace and fired temperature 1000 - 1200 ° C. After cooling, the balls were placed in a microwave oven and irradiated with electromagnetic waves of 2.4 GHz.
Keywords. Electromagnetic waves, absorption, composite, material.
Введение
Поглощение электромагнитного излучения оценивалось по нагреву образцов помещённых в резонаторную камеру микроволнового устройства. В качестве микроволнового устройства использовалась СВЧ -печь типа
«Vitek».Частота падающего излучения 2,4ГГц, мощность излучения 800вт. В качестве исходного материала взята красная глина.
Красная глина - донный осадок, образующийся в пелагических областях океанов на глубине более 4-5 км. Чаще всего имеет бурый, шоколадный или коричневый цвет, реже кирпично-красный. Красная глина
состоит из мельчайших частиц различных
минералов: цеолитов, гидроксидовжелеза и марганца, терригенных, вулкано генных, аутогенных, типов глинистых минералов, в частности, из преобразованного вулканогенного материала[1]. Обычно она содержит около 20 % глинозема, 13 % окислов железа, 7 % карбоната кальция, 3 % карбоната магния, 0,2 % меди, 0,02 % кобальта, 0,08 % никеля, 0,02 % свинца, 0,03 % молибдена и 0,04 % ванадия[1].
Из глины изготавливаем шары диаметром 20мм весом 15 г. рис.1. Выбор формы шар обусловлен существованием методики определения диэлектрической постоянной материала[2].
Рис.1.Глиненые шары.
Выбираем из них два шара близкие по своим параметрам. Один из шаров, перед сушкой, обкатываем в порошке графита, таким образом, чтобы слой графита равномерно покрыл шар рис.2.
Рис.2. Шар покрытый графитовой плёнкой.
Помещаем шары в сушильный шкаф или на мармит - сушим 72 ч.
Просушенные шары помещаем в муфельную печь и доводим температуру до 1000?.Обжиг проводим в течении 6 часов, после чего печь отключается, охлаждается до комнатной температуры вместе с образцами шаров. Получаем два образца керамики и композита с керамической матрицей соответственно.
Керамика - это изделия из неорганических материалов (например, глины) и их смесей с минеральными добавками, изготавливаемые под воздействием высокой температуры с последующим охлаждением. В узком смысле слово керамика обозначает глину, прошедшую обжиг рис.3 б[1].
Рис.3.Обожжёные шары. а. Композит. б. Керамика.
Композит - искусственно созданный неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов с чёткой границей раздела между ними называется композитом. В большинстве композитов (за исключением слоистых) компоненты можно разделить на матрицу (или связующее) и включённые в неё армирующие элементы (или наполнители) [3].
Поглощение электромагнитных волн шарами определялось в сравнении, керамического шара и композитного шара с керамической матрицей. Для этого в рабочую камеру микроволновой печи помещали одновременно керамический шар при исходной температуре 14єC композитный с керамической матрицей при исходной температуре 14єC. Время экспозиции 105с. Контролируя температуру шаров через 15с.Температуру замеряли с помощью электронного термометра типа ТМ90С. Данные заносили в таб.1.
Таблица 1.
Параметры шаров из керамики.
|
T1 |
20 |
30 |
33 |
35 |
40 |
43 |
44 |
|
|
T1исходное |
14 |
14 |
14 |
14 |
14 |
14 |
14 |
|
|
T2 |
30 |
51 |
75 |
76 |
110 |
125 |
237 |
|
|
T2исходное |
14 |
14 |
14 |
14 |
14 |
14 |
14 |
|
|
m1 |
14,9 |
14,9 |
14,9 |
14,9 |
14,9 |
14,9 |
14,9 |
|
|
m2 |
15,1 |
15,1 |
15,1 |
15,1 |
15,1 |
15,1 |
15,1 |
|
|
Q1 |
67.05 |
178.8 |
212.325 |
234.675 |
290.55 |
324.075 |
335.25 |
|
|
Q2 |
112,5 |
419.025 |
690.825 |
702.15 |
1087.2 |
1257.075 |
2525.475 |
|
|
Cv |
750 |
750 |
750 |
750 |
750 |
750 |
750 |
|
|
t |
15 |
30 |
45 |
60 |
75 |
90 |
105 |
Т1 - температура керамического шара, єC, Т2 - температура композитного шара, єC, t - время в секундах, М1 - масса керамического шара в граммах, М2 - масса композитного шара в граммах, Cv - удельная теплоёмкость керамики в Дж/кг·град.
При сравнении образцов по тепловому показателю будем считать, что удельная теплоёмкость у первого и второго шара одинакова. В действительности они отличны. Оценку поглощения электромагнитной энергии шарами проводим по тепловому показателю. Количества тепла определяли по формуле:
Q = Cvm(T2-T1),
где Q - количество тепла приобретённое телом вследствие облучения его электромагнитными воли, Cv - удельная теплоёмкость материала, Т1 - начальная температура, Т2 - конечная температура. По экспериментальным данным строим графики отображающие динамику нагрева шаров рис.4.
Рис.4.Динамика разогрева шаров.1.Керамика.2.Композитный материал.
Вывод
Разработанный композитный материал на керамической матрице с графитовым наполнителем в 7,53 раза эффективней керамики поглощает электромагнитную энергию. Средняя скорость нарастания температуры 24,07 гр/с.
Литература
1.htmlhttp://www.keramart.com/glina-vidy-gliny-c-110
2.Бранд А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. М., Физматгиз, 1963, с.404
3. Дж. Любин. Термины и определения // Справочник по композиционным материалам: В 2-х кн = Handbook of Composites. -- М.: Машиностроение, 1988. -- Т. 1. -- 448 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятие электромагнитных волн, их сущность и особенности, история открытия и исследования, значение в жизни человека. Виды электромагнитных волн, их отличительные черты. Сферы применения электромагнитных волн в быту, их воздействие на организм человека.
реферат [776,4 K], добавлен 25.02.2009Связь между переменным электрическим и переменным магнитным полями. Свойства электромагнитных полей и волн. Специфика диапазонов соответственного излучения и их применение в быту. Воздействие электромагнитных волн на организм человека и защита от них.
курсовая работа [40,5 K], добавлен 15.08.2011Исследование оптических характеристик интерференционных покрытий. Физика распространения электромагнитных волн оптического диапазона в диэлектриках. Интерференция электромагнитных волн в слоистых средах. Методики нанесения вакуумно-плазменных покрытий.
дипломная работа [6,1 M], добавлен 27.06.2014Оценка влияния атмосферной термической неоднородности на атомное поглощение электромагнитного излучения. Основные сведения о спектроскопии. Эффекты Зеемана и Штарка. Профиль атомного поглощения в условиях градиента температуры. Канал передачи данных.
дипломная работа [610,6 K], добавлен 21.04.2016Предсказание Максвелла Дж.К. - английского физика, создателя классической электродинамики о существовании электромагнитных волн. Их экспериментальное получение немецким ученым Г. Герцем. Изобретение радио А.С. Поповым, основные принципы его действия.
реферат [13,5 K], добавлен 30.03.2011Основные методы описания распространения электромагнитных волн в периодических средах с использованием волновых уравнений. Теории связанных волн, вывод уравнений. Выбор метода для описания генерации второй гармоники в периодически поляризованной среде.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 17.03.2014Анализ теорий распространения электромагнитных волн. Характеристика дисперсии, интерференции и поляризации света. Методика постановки исследования дифракции Фраунгофера на двух щелях. Влияние дифракции на разрешающую способность оптических инструментов.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 19.01.2015Эволюция электромагнитных волн в расширяющейся Вселенной. Параметры поляризационной сферы Пуанкаре. Электромагнитное излучение поля с LV нарушением, принимаемое от оптического послесвечения GRB. Вектор Стокса электромагнитной волны с LV нарушением.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 06.08.2015Анализ взаимодействия электромагнитных волн с биологическими тканями. Разработка вычислительного алгоритма и программного обеспечения для анализа рассеяния монохроматических электромагнитных волн неоднородными контрастными объектами цилиндрической формы.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 08.05.2012Понятие волны и ее отличие от колебания. Значение открытия электромагнитных волн Дж. Максвеллом, подтверждающие опыты Г. Герца и эксперименты П. Лебедева. Процесс и скорость распространения электромагнитного поля. Свойства и шкала электромагнитных волн.
реферат [578,5 K], добавлен 10.07.2011Экспериментальное получение электромагнитных волн. Плоская электромагнитная волна. Волновое уравнение для электромагнитного поля. Получение модуля вектора плотности потока энергии. Вычисление давления электромагнитных волн и уяснение его происхождения.
реферат [28,2 K], добавлен 08.04.2013Нахождение показателя преломления магнитоактивной плазмы. Рассмотрение "обыкновенной" и "необыкновенной" волн, исследование их свойств. Частные случаи распространения электромагнитных волн в магнитоактивной плазме. Определение магнитоактивных сред.
курсовая работа [573,6 K], добавлен 29.10.2013Энергия электромагнитных волн. Вектор Пойнтинга, свойства. Импульс, давление электромагнитного поля. Излучение света возбужденным атомом. Задача на определение тангенциальной силы, действующей на единицу поверхности зеркала со стороны падающего излучения.
контрольная работа [116,0 K], добавлен 20.03.2016Модели эффекта дальнодействия. Механизм распространения гиперзвуковых волн по дислокациям. Биологическое действие электромагнитных волн миллиметрового диапазона. Эффект дальнодействия при облучении светом в системе "кремний-водный раствор NaCl".
курсовая работа [744,0 K], добавлен 12.10.2014Типы волн и их отличительные особенности. Понятие и исследование параметров упругих волн: уравнения плоской и сферической волн, эффект Доплера. Сущность и характеристика стоячих волн. Явление и условия наложения волн. Описание звуковых и стоячих волн.
презентация [362,6 K], добавлен 24.09.2013Теоретическое предположение О.В. Шумана о существовании резонанса электромагнитных волн в пространстве Земля-ионосфера. Исследование влияния отсутствия волн Шумана на состояние пожилых и вегетативно чувствительных людей, а также хронически больных.
реферат [25,7 K], добавлен 16.03.2014Определение напряженности магнитного поля элементарного вибратора в ближней зоне. Уравнения бегущих волн. Их длина и скорость их распространения в дальней зоне. Направления вектора Пойнтинга. Мощность и сопротивление излучения электромагнитных волн.
презентация [223,8 K], добавлен 13.08.2013Изучение явлений интерференции и дифракции. Экспериментальные факты, свидетельствующие о поперечности световых волн. Вывод о существовании электромагнитных волн, электромагнитная теория света. Пространственная структура эллиптически-поляризованной волны.
презентация [485,0 K], добавлен 11.12.2009Основы теории дифракции света. Эксперименты по дифракции света, условия ее возникновения. Особенности дифракции плоских волн. Описание распространения электромагнитных волн с помощью принципа Гюйгенса-Френеля. Дифракция Фраунгофера на отверстии.
презентация [1,5 M], добавлен 23.08.2013Изучение процессов распространения электромагнитных волн радиодиапазона в атмосфере, космическом пространстве и толще Земли. Рефракция радиоволн, космическая, подземная и подводная радиосвязь. Особенности распространения гектометровых (средних) волн.
презентация [218,0 K], добавлен 15.12.2011
