Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật liệu điện tử: Nghiên cứu điều khiển đặc trưng hấp thụ sóng điện từ của vật liệu biến hóa bằng tác động cơ học và điện áp

Luận án "Nghiên cứu điều khiển đặc trưng hấp thụ sóng điện từ của vật liệu biến hóa bằng tác động cơ học và điện áp" được hoàn thành với mục tiêu nhằm thiết kế, chế tạo các MM có khả năng điều khiển tính chất hấp thụ sóng điện từ bằng các tác động cơ học và điện áp; Làm rõ cơ chế hấp thụ và sự biến đổi tính chất hấp thụ sóng điện từ của MM dưới tác động ngoại vi.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật liệu điện tử: Nghiên cứu điều khiển đặc trưng hấp thụ sóng điện từ của vật liệu biến hóa bằng tác động cơ học và điện ápBỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌCVÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Lê Văn Long NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN ĐẶC TRƯNG HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ CỦA VẬT LIỆU BIẾN HÓA BẰNG TÁC ĐỘNG CƠ HỌC VÀ ĐIỆN ÁP TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LIỆU ĐIỆN TỬ Mã số: 9 44 01 23 Hà Nội - 2024Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ, ViệnHàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt NamNgười hướng dẫn khoa học:1. Người hướng dẫn 1: TS. Bùi Sơn Tùng, Học viện Khoa học và Côngnghệ/ Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam.2. Người hướng dẫn 2: GS.TS. Vũ Đình Lãm, Học viện Khoa học vàCông nghệ/ Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam.Phản biện 1: .................................................................................................Phản biện 2: .................................................................................................Phản biện 3: .................................................................................................Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Học việnhọp tại Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Côngnghệ Việt Nam vào hồi ……. giờ ……, ngày ….. tháng ….. năm 2024.Có thể tìm hiểu luận án tại:1. Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ2. Thư viện Quốc gia Việt Nam 1 MỞ ĐẦU1. Tính cấp thiết của luận ánLịch sử của vật liệu biến hóa (MM) có nguồn gốc từ đóng góp của các nhàkhoa học như Jagadis Chunder Bose, Karl F. Lindman, và Winston E. Kock.Victor Veselago đã định hình khái niệm về MM vào năm 1968, mở đường chonghiên cứu về vật liệu có chiết suất âm. John Pendry và Giáo sư David R. Smithtiếp tục đóng góp với mô hình và thực nghiệm chứng minh về vật liệu biếnhóa. Tiến triển trong nghiên cứu MM đã tạo ra nhiều ứng dụng trong quanghọc, viễn thông, cảm biến, và khai thác năng lượng. Trong đó, vật liệu biến hóahấp thụ sóng điện từ (metamaterial absorber - MA) đóng vai trò quan trọng.MA có khả năng tương tác và hấp thụ sóng ở nhiều dải tần số, từ vi sóng đếnquang học, mở ra nhiều ứng dụng như năng lượng, công nghệ tàng hình, cảmbiến và liên lạc. Tuy nhiên, các MA truyền thống thường có hạn chế trong việcđiều chỉnh tần số và cường độ hấp thụ. Ở Việt Nam, nghiên cứu về MA đã thuhút sự quan tâm, nhưng chủ yếu tập trung vào tối ưu đặc trưng hấp thụ, chưanghiên cứu về cách điều khiển tính chất hấp thụ bằng tác động ngoại vi. Do đó,nghiên cứu về MA có khả năng điều khiển tính chất bằng tác động ngoại vi làrất cần thiết, và đề tài Nghiên cứu điều khiển đặc trưng hấp thụ sóng điện từcủa vật liệu biến hóa bằng tác động cơ học và điện áp được chọn để giải quyếtyêu cầu này và nâng cao ứng dụng thực tế của MA.2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án- Thiết kế, chế tạo các MM có khả năng điều khiển tính chất hấp thụ sóng điệntừ bằng các tác động cơ học và điện áp.- Làm rõ cơ chế hấp thụ và sự biến đổi tính chất hấp thụ sóng điện từ của MMdưới tác động ngoại vi.3. Phương pháp nghiên cứu của luận án- Luận án được thực hiện dựa trên sự kết hợp giữa tính toán, mô phỏng, chế tạovà đo đạc thực nghiệm.- Các tính chất điện từ như phản xạ, truyền qua và hấp thụ của vật liệu sẽ được 2mô phỏng và được so sánh với các kết quả tính toán. Sau đó, dựa trên các kếtquả lý thuyết, mẫu MM sẽ được chế tạo dựa trên phương pháp quang khắc. Cuốicùng, tính chất điện từ của MM sẽ được đo đạc bởi máy phân tích mạng véctơ.4. Những nội dung nghiên cứu và đóng góp mới của luận án:- Luận án đã thiết kế và chế tạo thành công các cấu trúc MM có khả năng điềukhiển tính chất hấp thụ sóng điện từ một cách chủ động bằng các tác động cơhọc đơn giản như xoay, kéo và uốn cong.- Đã làm rõ được cơ chế hấp thụ và nguyên lý điều khiển tính chất hấp thụ bằngtác động cơ học.- Luận án đã thiết kế thành công các cấu trúc MM có khả năng điều khiển đặctrưng hấp thụ sóng điện từ một cách chủ động bằng điện áp ngoài.- Luận án đã chế tạo được MM đa chức năng có thể điều khiển bằng điện ápngoài, cho phép chuyển đổi linh hoạt từ chức năng hấp thụ sóng điện từ sangchức năng xoay góc phân cực của sóng điện từ.- Đã phân tích cơ chế hoạt động của các MM điều khiển bằng điện áp ngoài.Luận án bao gồm phần mở đầu, 4 chương nội dung và kết luận. Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU BIẾN HÓA ĐIỀU KHIỂN BẰNG TÁC ĐỘNG NGOẠI VI1.1. Vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ và nguyên lý hoạt động1.1.1. Đặc trưng điện từ của vật liệu biến hóa dựa trên nguyên lý cộnghưởngCác vật liệu tổ hợp nhân tạo, như vật liệu biến hóa (metamaterial - MM), cóthể được tạo ra bằng cách thiết kế các nguyên tử nhân tạo hoặc cấu trúc ô cơsở với kích thước nhỏ hơn bước sóng. Điều này tạo ra môi trường đồng nhấtvới các thông số điện từ vĩ mô, dựa trên lý thuyết môi trường hiệu dụng. Bằngcách này, MM có thể vượt qua giới hạn của vật liệu thông thường và điềuchỉnh tính chất vật liệu theo ý muốn. Cấu trúc ô cơ sở của MM thường đượcthiết kế dạng cấu trúc cộng hưởng, như cấu trúc dạng dây kim loại, dạng LC 3và điện môi, để tạo ra các đặc trưng điện từ mong muốn. Bằng cách khai tháccác đặc trưng cộng hưởng, MM có thể tạo ra các vật liệu biến hóa với tínhchất điện từ đa dạng, bao gồm cả vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ(metamaterial absorber - MA).1.1.2. Vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ và phân loại cấu trúcCó thể phân loại thiết kế của cấu trúc MA thành một số dạng cơ bản như:Cấu trúc dạng ba lớp kim loại - điện môi - kim loại, Cấu trúc chỉ có kim loạivà Cấu trúc dạng hai lớp kim loại điện môi.1.2. Nguyên lý điều khiển tính chất điện từ của vật liệu biến hóa bằng tácđộng ngoạ ...