Publication detail

Measurement and simulation of broadband radar absorption properties of polypyrrole nanotubes and their carbonaceous analogues

Year: 2025

Type of publication: článek v odborném periodiku

Name of source: Polymer Testing

Publisher name: Elsevier Science

Place: Oxford

Page from-to: nestránkováno

Titles:

Language	Name	Abstract	Keywords
cze	Měření a simulace širokopásmových vlastností radarové absorpce polypyrrolových nanotrubic a jejich uhlíkatých analogů	Rychlý vývoj bezpilotních leteckých a pozemních vozidel (UAV, resp. UGV) vyžaduje inovativní prostředky jejich ochrany před detekcí a lokalizací radarovými mikrovlnnými signály. Radar pohlcující materiály (RAM) používané ve funkčních nebo konstrukčních kompozitech malých, pomalých UAV a UGV mohou využívat nekonvenční plniva, jako jsou nanostrukturované vodivé polymery nebo jejich uhlíkaté analogy. Práce s nekonvenčními plnivy však přináší obtíže při přípravě a manipulaci s dostatečným množstvím v laboratorním měřítku v rozumném čase a za rozumnou cenu. Proto může být životaschopným řešením počítačová simulace chování plniv pomocí softwarových nástrojů, která umožní posoudit jejich schopnost sloužit jako RAM. V této práci byly polypyrrolové nanotrubice (PPy-NT) a karbonizované polypyrrolové nanotrubice (PPy-C) dispergovány v matrici polydimethylsiloxanu (PDMS) při nízkých koncentracích (1–3 % hm./hm.) a v pásmu 2,6–18 GHz byly vyhodnoceny jejich útlumové vlastnosti (koeficienty odrazu, absorpce a přenosu), dielektrické vlastnosti (komplexní permitivita a ztrátový činitel) a zdánlivá střídavá (AC) vodivost. Tenký vzorek kompozitu PPy-NT/PDMS o tloušťce 2 mm při nízké koncentraci plniva 3 % hm./hm. absorbuje 28 % radarového signálu při 3,3 GHz. Pomocí simulačního modelu vytvořeného v softwaru CST Studio bylo hodnocení radarových absorpčních vlastností rozšířeno za fyzické hranice vzorku PPy-NT/PDMS a útlumové vlastnosti byly vyhodnoceny až do teoretické tloušťky 100 mm (absorpce signálu 63 %). Prezentovaná simulační metoda a navržený model umožňují rychlé a flexibilní stanovení útlumových vlastností nekonvenčních RAM pro různé tloušťky.	Materiály pohlcující radarové signály; stínění proti elektromagnetickému rušení; polypyrrolové nanotrubice; uhlíkové nanotrubice; vlnovodná metoda měření; rozptylové parametry; permitivita
eng	Measurement and simulation of broadband radar absorption properties of polypyrrole nanotubes and their carbonaceous analogues	The rapid development of unmanned aerial and ground vehicles (UAVs and UGVs, respectively) requires innovative means for their protection against detection and localization by radar microwave signals. Radar absorbing materials (RAMs) used in functional or structural composites of small, low-speed UAVs and UGVs can employ non-conventional fillers, such as nanostructured conductive polymers or their carbonaceous analogues. However, the work with non-conventional fillers brings difficulties in preparation and manipulation with sufficient amounts on a laboratory scale in a reasonable time and at a reasonable price. Therefore, computer simulation of filler behavior using software tools can be a vital solution to assess their ability to serve as RAMs. Here, polypyrrole nanotubes (PPy-NT) and carbonized polypyrrole nanotubes (PPy-C) were dispersed in polydimethylsiloxane matrix (PDMS) at low concentrations (1-3 % w/w) and their attenuation properties (reflection, absorption, and transmission coefficients), dielectric properties (complex permittivity and loss tangents) and apparent alternating current (AC) conductivity were evaluated between 2.6 GHz and 18 GHz. A 2 mm thin sample of the PPy-NT/PDMS composite at low concentration of 3 % w/w of the filler absorbs 28 % of the radar signal at 3.3 GHz. Using the simulation model made in CST Studio software, the evaluation of radar absorption properties was extended beyond the physical boundaries of the PPy-NT/PDMS sample, and the attenuation properties were evaluated up to a theoretical thickness of 100 mm (absorption of the signal 63 %). The presented method of simulation and the proposed model allows fast and flexible determination of attenuation properties of non-conventional RAMs of various thicknesses.	Radar absorbing materials; Electromagnetic interference shielding; Polypyrrole nanotubes; Carbon nanotubes; Waveguide method; Scattering parameters; Permittivity

Search

Login for students

Login for employees

Publication detail

Department

Map

Services

Popular Links