Реферат
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Обзор литературы 9
1.1 Методы исследования электрофизических свойств материалов и объектов в СВЧ - диапазоне 9
1.2 Открытый резонатор, его свойства и применение для исследования
объектов 10
1.3 Открытый резонатор с плоскопараллельным включением 12
1.4 Открытый резонатор с цилиндрическим включением 13
1.5 Полимерные материалы для 3D печати и их диэлектрические свойства в
микроволновом диапазоне 14
2 Открытый резонатор с тонким диэлектрическим цилиндром. Математическое моделирование 16
2.1 Необходимость коррекции существующей математической модели ОР с
тонким диэлектрическим цилиндром 16
2.2 Расчет спектральных характеристик основных типов колебаний ОР с
диэлектрическим цилиндром 17
2.3 Оценка влияния дефектов волокна в виде локального изменения диаметра
на спектральные характеристики основных типов ОР 17
3 Экспериментальное исследование волокна для трехмерной аддитивной
печати в сантиметровом диапазоне длин волн 17
3.1 Экспериментальная установка 18
3.3 Измерения спектральных характеристик ОР с диэлектрическим волокном.
Апробация разработанной математической модели 19
4 Экспериментальное исследование диэлектрического волокна в
миллиметровом диапазоне длин волн 26
4.1 Описание экспериментальной установки 26
4.2 Исследуемые образцы, натурное моделирование дефектов 27
4.3 Измерение спектральных характеристик ОР с диэлектрическим волокном
в присутствии дефектов 29
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 33
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 34
Актуальность. В настоящее время активно развивается технология 3D- печати, позволяющая создавать объекты сложной формы и структуры из различных материалов за небольшое время с минимальными отходами. Аддитивные технологии находят применение в строительстве для печати крупномасшбных архитектурных моделей и зданий , фармацевтической промышленности для изготовления таблеток с различной геометрией, которая влияет на высвобождение лекарств , медицине для изготовления костных имплантов и многих других областях. В электротехнике аддитивные технологии находят применение при изготовлении электронных компонентов и цепей из проводящей термопластичной нити . В качестве материала для печати используются различные запатентованные полимерные материалы, такие как акрилонитрилбутадиенстирол (ABS), поликарбонат (ПА), полимолочная кислота (PLA), PA(полиамид), а также композиционные материалы на основе наноструктур . Добавление наполнителей из углеродных нанотрубок (УНТ) позволяет повысить тепловую проводимость, механическую прочность и долговечность 3D печатных композитов для многих применений. Кроме того, электропроводящие полимерные нанокомпозиты модифицируют комплексную диэлектрическую проницаемость полимеров, повышая их электропроводность. Производство филаментов происходит путем экструзии композитного материала на основе полимеров и модификаций углерода, таких как многостенные углеродные нанотрубки (МУНТ). В процессе изготовления филаментов можно выделить несколько основных этапов: выбор компонентов, смешивание материалов, гомогенизация и дальнейшее экструдирование. Однако при данном методе изготовления возникает сложность обеспечения однородности филаментной нити. В случае композитных материалов возможно наличие не только неоднородностей диаметра, но также и неоднородностей, связанных с неравномерным распределением наполнителя на различных участках нити. Неоднородности материала негативно сказываются на качестве напечатанного изделия. Поэтому при производстве существует необходимость контроля качества изготавливаемого филамента.
При рассмотрении филаментной нити с точки зрения взаимодействия с электромагнитной волной, нить представляет собой тонкий протяженный диэлектрический цилиндр. Небольшой диаметр цилиндра, добавляет необходимость использования коротковолнового излучения. В СВЧ диапазоне применяются резонаторные методы. Резонаторные методы обладают высокой чувствительностью к изменению параметров с малыми размерами. При исследовании объектов коротковолновой части СВЧ-диапазона обычно используют открытые резонаторы (ОР). В ОР отсутствует влияние отверстий, как в объемных резонаторах и волноводах. Возможность резонаторного контроля неоднородностей остеклованного литого микро-провода показана в работе .
Цель работы: Исследование одно- и двухкомпонентных полимерных волокон, применяемых, прежде всего, в трехмерных печатающих устройствах. Исследование локальных неоднородностей однокомпонентных
полимеров резонаторным методом.
Задачи работы:
1. Аналитический обзор литературных источников.
2. Коррекция математической модели открытого резонатора с диэлектрическим цилиндром.
3. Проведение экспериментальных исследований образцов однокомпонентных полимерных волокон в открытом резонаторе. Проверка адекватности математической модели.
4. Проведение измерений композитного радиофиламента на основе акрилонитрилбутадиенстирола (АBS) с добавлением многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ).
5. Математическое моделирование полимерного волокна с простейшим дефектом.
6. Проведение измерений открытого резонаторов с волокном, имеющим дефект.
7. Анализ полученных экспериментальных результатов и написание ВКР.
...
В результате работы:
1) проведен обзор литературных источников;
2) проведён расчет модели открытого резонатора для случая включения тонкого диэлектрического цилиндра. Проведена апробация модели;
3) проведены измерения композитных радиофиламентов, проведена оценка действительной части диэлектрической проницаемости;
4) построена простейшая модель волокна с дефектом в виде локального изменения диаметра. Проведены измерения волокна с дефектом;
5) освоены приемы метод детектирования неоднородностей полимерной нити в квазиоптическом открытом резонаторе в гигагерцовом диапазоне частот;
6) изготовлены исследуемые образцы тонких полимерных нитей;
7) получена зависимость сдвига резонансной частоты и изменения добротности открытого резонатора с тонкой полимерной нитью при прохождении неоднородности через пучность поля.
