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탄소나노튜브 복합재 적층판을 활용한 전파흡수체의 설계 및 성능에 대한 연구
Study on Design and Performance of Microwave Absorbers of Carbon Nanotube Composite Laminates 원문보기

복합재료 : 한국복합재료학회지 = Journal of the Korean Society for Composite Materials, v.24 no.2, 2011년, pp.38 - 45  

김진봉 (한국기계연구원 부설 재료연구소 복합재료그룹) ,  김천곤 (한국과학기술원 기계공학과 항공우주공학)

초록
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본 논문에서는 유리섬유 강화 복합재 적층판으로 이루어진 단일층 Dallenbach layer의 전파흡수체의 최적화 기법을 제시하고 그 성능을 분석하였다. 복합재 적층판의 전기적 특성을 제어하기 위해서 탄소나노튜브(CNT)를 혼합한 프리프레그를 사용하였다. 최적화 설계 기법유전자 알고리즘을 사용하였으며, 이를 이용하여 다양한 주파수에서 흡수체를 설계하고, 복합재의 두께 및 CNT 함유율을 최적화하였다. CNT 함유율의 최적화를 위해서는 복합재의 복소 유전율의 수치적 모델이 사용되었다. 전파흡수체의 최적설계에서 주파수에 따라서 CNT 함유율은 비례하여 증가하고, 흡수체의 두께는 반비례하여 감소한다. 흡수체의 -10 dB 흡수대역폭은 흡수체가 설계된 중심주파수에 비례하여 증가한다. 설계된 흡수체의 검증을 위해서 10 GHz에서 중심주파수를 갖는 흡수제를 제조하고 그 성능을 평가하였다. 복합재 적층판의 복소 유전율과 전파흡수체의 반사손실은 벡터회로망분석기와 7 mm 동축관을 이용하여 측정하였다. 복합재의 두께와 복소 유전율에 있어서의 측정된 값과 예측치의 차이에 의해서 중심주파수의 이동, 중심주파수에서의 반사손실의 감쇄, 흡수대역폭의 감소가 발생하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we present an optimization method for the single Dallenbach-layer type microwave absorbers composed of E-glass fabric/epoxy composite laminates. The composite prepreg containing carbon nanotubes (CNT) was used to control the electrical property of the composites laminates. The design ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 Kim 등의 모델을 활용하여 마이크로파에서의 CNT를 함유한 복합재를 활용한 전파홉수체에 대한 최적화 기법을 제시하고, 다양한 주파수에 대해서 흡수체를 설계한 결과를 통하여 설계주파수가 흡수 구조의 두께 및 흡수대역폭을 포함한 흡수체 성능에 미치는 영향을 고찰하였다.

가설 설정

  • 2) 흡수체의 10 dB 흡수대역폭(#)은 흡수체의 중심주파수(#)에 비례하여 증가한다. 이러한 비례관계는 흡수체의 반사계수(R)의 지배방정식이 흡수체의 두께(d)와주파수(/) 의 곱인 dj의 함수인 반면에 서로 다른 중심주파수(#)로 설계된 흡수체 사이의 #의 차이가 매우 작기 때문이다.
  • Chi" 등[11]은 CB 를 혼합한 polyester resi"을 glass fabric에 도포한 후 적층하여 흡수구조를 제조하였다. 이들은 10 GHz에서 CB 함유율에 따라서 복소 유전율의 실수부와 허수부가 선형적으로 비례하여 증가한다고 가정하였으며, 이를 이용하여 단층형 흡수체를 위한 최적의 적층수 및 CB 함유율을 계산하였다. Kim 등은 CB, CNF, 다중벽 CNT를 사용한 흡수구조에 대한 연구를 수행하였다.
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참고문헌 (19)

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  17. J.B. Kim, C.G. Kim, "Study on the semi-empirical model for the complex permittivity of carbon nanocomposite laminates in microwave frequency band," Composites Science and Technology, Vol. 70, 2010, pp. 1748-1754. 

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  19. D.E. Goldberg, "Genetic Algorithm in Search, Optimization, and Machine Learning," Addison-Wesley Publishing Company, Inc., 1989, USA. 

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