Date of Award

11-2021

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Electrical Engineering (MSEE)

Department

Electrical Engineering

First Advisor

Mousa Hussein

Abstract

The rapid advancement and widespread of microwave and RF-communication systems have contributed to an abundant rise in electromagnetic energy radiation in our living environment. Such an increase in microwave sources is due to the development and advancement in communication techniques (mobile phones, laptops, and antennas for aeronautics or automobile) and electronic warfare in the military field (radar and satellite). To address these concerns, EM absorbing materials are used to ensure public safety and the safety of military operations. Various types of EM absorbing materials made up of composite materials have been produced and studied. This thesis discusses the microwave properties of different sets of composite materials. Firstly, the samples of polymer with varying concentrations of weight (wt. %) (1%, 5%, 8%, and 10%) of Multi-Wall Carbon Nanotube (MWCNT) are studied. Secondly, the CNT sample is functionalized with metal alloy oxides, such as Cobalt oxide, Cobalt Iron oxide, and Iron oxide in three different concentrations (5%, 10%, and 20%) are embedded in a polyurethane matrix are investigated. The dielectric properties of the samples are studied using an open-ended coaxial probe technique in the wide frequency range (5 - 50 GHz). The reflection loss at normal incidence is then used to calculate the composites' absorption efficiency, a minimum reflection of -43dB was obtained at 8 GHz frequency with a small thickness of 3.5mm. The results reveal that by varying the CNT content and material thickness, the spectrum range of absorption can be modified. The absorption efficiency of polyurethane/CNT composites was improved by functionalizing CNT with various alloyed metals. Thus, functionalized composites can be used as a lightweight material for microwave absorption and shielding.

Comments

ساهم التقدم السريع والواسع النطاق لأنظمة اتصالات الميكروويف والترددات اللاسلكية في ارتفاع كبير في إشعاع الطاقة الكهرومغناطيسية في بيئتنا المعيشية. ترجع هذه الزيادة في مصادر الميكروويف إلى التطور والتقدم في تقنيات الاتصال (الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وهوائيات الطيران أو السيارات) والحرب الإلكترونية في المجال العسكري (الرادار والأقمار الصناعية(. لمعالجة هذه المخاوف، يتم استخدام مواد امتصاص EM لضمان السلامة العامة وسلامة العمليات العسكرية. تم إنتاج ودراسة أنواع مختلفة من المواد الممتصة EM المكونة من مواد مركبة. تناقش هذه الأطروحة خصائص الميكروويف لمجموعات مختلفة من المواد المركبة. أولاً، تمت دراسة عينات البوليمربتركيزات مختلفة من الوزن (بالوزن %) (1%، 5%، 8%، 10%) من الأنابيب النانوية الكربونية متعددة الجدران (MWCNT). ثانيًا، يتم توظيف عينة CNT بأكاسيد سبيكة معدنية، مثل أكسيد الكوبالت، وأكسيد الحديد الكوبالت، وأكسيد الحديد في ثلاثة تركيزات مختلفة (5%، 10%، 20%) مدمجة في مصفوفة البولي يوريثين. تمت دراسة الخصائص العازلة للعينات باستخدام تقنية مسبار متحد المحور مفتوح النهاية في نطاق تردد واسع (5-50 جيجاهرتز)، ثم يتم استخدام فقدان الانعكاس عند الوقوع الطبيعي لحساب كفاءة امتصاص المركبات، بحد أدنى تم الحصول على انعكاس -43 ديسيبل بتردد 8 جيجاهرتز وبسمك صغير يبلغ 3.5 مم. تكشف النتائج أنه من خلال تغيير محتوى CNTوسمك المادة، يمكن تعديل نطاق الامتصاص الطيفي. تم تحسين كفاءة امتصاص مركبات البولي يوريثين/الأنابيب النانوية الكربونية بواسطة الأنابيب النانوية الكربونية الوظيفية مع العديد من المعادن المخلوطة. وبالتالي، يمكن استخدام المركبات الوظيفية كمادة خفيفة الوزن لامتصاص الميكروويف والحماية.

Download

Included in

Engineering Commons

COinS