基于FDTD方法的碳系填充型復(fù)合材料的研究.pdf

1、碳系材料和聚合物具有優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的優(yōu)良特性，聚合物質(zhì)量輕且易于加工，碳系材料中則大多數(shù)都具有高強(qiáng)度的機(jī)械性能以及優(yōu)良的電學(xué)性能。不同種類的聚合物的添加也使得復(fù)合材料呈現(xiàn)出不同特性，其中碳納米管作為填料的碳系復(fù)合材料是良好的微波吸波材料。但目前大多數(shù)關(guān)于復(fù)合材料的數(shù)值計(jì)算都是由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出發(fā)來分析其相關(guān)電磁特性，由具體的色散模型公式入手計(jì)算碳系復(fù)合材料的電磁特性以及它在微波吸波材料上的應(yīng)用還很少見到。
　　文章中首先簡(jiǎn)要敘述了碳納米管及其

2、復(fù)合材料的各項(xiàng)特性并分類敘述了碳納米管對(duì)復(fù)合材料的特性改良。第二章則介紹了碳納米管以及碳納米管復(fù)合材料的性能結(jié)構(gòu)，并給出復(fù)合材料介電特性的各項(xiàng)參數(shù)隨頻率變化曲線。第三部分分別給出了時(shí)域有限差分方法以及分?jǐn)?shù)階導(dǎo)數(shù)方法，根據(jù)分?jǐn)?shù)階導(dǎo)數(shù)方法推導(dǎo)了德拜模型(Debye)、洛倫茲模型(Lorentz)以及德魯模型(Drude)模型下的場(chǎng)方程及電流迭代式。然后，采用輔助差分方法(ADE-FDTD)驗(yàn)證了推導(dǎo)公式的正確性，通過計(jì)算不同厚度的碳系復(fù)合材

3、料薄膜算例，計(jì)算分析樣品厚度對(duì)于其微波吸波性能的影響。最后計(jì)算附著在 SiO2薄膜上的不同厚度的碳系復(fù)合材料薄膜的傳輸系數(shù)，進(jìn)一步的分析在實(shí)際應(yīng)用情況下的復(fù)合材料電磁特性。
　　碳納米管的特殊螺旋型結(jié)構(gòu)使得其具有手性特性，這種特性也使得其具有不同一般材料的電磁波傳播特性。本文在基于 Cole-Cole色散模型的基礎(chǔ)上結(jié)合Condon本構(gòu)關(guān)系給出了手性復(fù)合材料的電磁場(chǎng)方程。然后，用ADE-FDTD方法驗(yàn)證推導(dǎo)公式的正確性，并用分?jǐn)?shù)階