Nhận viết luận văn đại học, thạc sĩ trọn gói, chất lượng, LH ZALO=>0909232620 Tham khảo dịch vụ, bảng giá tại: https://vietbaitotnghiep.com/dich-vu-viet-thue-luan-van Download luận án tiến sĩ ngành vật liệu điện tử với đề tài: Nghiên cứu chế tạo một số vật liệu hấp thụ sóng vi ba trên cơ sở tổ hợp vật liệu điện môi La1,5Sr0,5NiO4 với các hạt nano từ, cho các bạn tham khảo

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ
CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
……………..…………….
CHU THỊ ANH XUÂN
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MỘT SỐ VẬT LIỆU HẤP
THỤ SÓNG VI BA TRÊN CƠ SỞ TỔ HỢP VẬT LIỆU
ĐIỆN MÔI La1,5Sr0,5NiO4 VỚI CÁC HẠT NANO TỪ
Chuyên Ngành: Vật liệu điện tử
Mã số: 9.44.01.23
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU
HÀ NỘI - NĂM 2018

2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ
CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
……………..…………….
CHU THỊ ANH XUÂN
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MỘT SỐ VẬT LIỆU HẤP
THỤ SÓNG VI BA TRÊN CƠ SỞ TỔ HỢP VẬT LIỆU
ĐIỆN MÔI La1,5Sr0,5NiO4 VỚI CÁC HẠT NANO TỪ
Chuyên Ngành: Vật liệu điện tử
Mã số: 9.44.01.23
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. TS. Đào Nguyên Hoài Nam
2. GS.TSKH. Nguyễn Xuân Phúc
HÀ NỘI - NĂM 2018

3. LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, được thực hiện tại Viện
Khoa học vật liệu – Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam dưới sự hướng
dẫn của TS. Đào Nguyên Hoài Nam và GS.TSKH. Nguyễn Xuân Phúc. Các số liệu và
kết quả trong luận án là trung thực, chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình
nào khác.
Chu Thị Anh Xuân

4. LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình tới TS. Đào Nguyên
Hoài Nam và GS. TSKH. Nguyễn Xuân Phúc. Các Thầy là người ra đề tài và trực tiếp
hướng dẫn em. Các Thầy luôn quan tâm, động viên em, giúp em vượt qua mọi khó khăn.
Qua thầy, em đã học được rất nhiều kiến thức quý báu không chỉ trong khoa học mà ở
cả trong đời sống hàng ngày.
Em cũng xin được gửi lời cảm ơn tới tất cả các cán bộ trong phòng Từ và Siêu
dẫn. Những người rất nhiệt tình giúp đỡ, chỉ bảo, đóng góp và cho em những kinh
nghiệm và bài giảng về khoa học rất đáng quý trong suốt thời gian em làm khóa luận
tại phòng.
Em xin được bày tỏ lòng biết ơn đối với các thầy cô giáo Trường Đại học Khoa
học đã luôn nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất trong quá trình làm thực nghiệm
tại trường.
Qua đây, em cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn của mình tới Viện Khoa học Vật
liệu, Học viện Khoa học và Công nghệ, trường Đại học Khoa học – Đại học Thái Nguyên
và toàn thể các Thầy Cô trong Khoa Vật lý và Công nghệ, ĐH Khoa học – ĐHTN đã
tạo cho em điều kiện thuận lợi nhất để có thể học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án
này
Em xin gửi lời cảm ơn tới tất cả bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ em rất nhiều.
Cuối cùng, em xin được cảm ơn cha mẹ và những người thân của em. Những
người luôn sát cánh, động viên em, đưa em vượt qua tất cả khó khăn để có thể hoàn
thành luận văn một cách tốt nhất.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, năm 2018
Tác giả luận án

5. MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC BẢNG
MỞ ĐẦU............................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1. CÁC HIỆN TƯỢNG VÀ VẬT LIỆU HẤP THỤ SÓNG VI
BA
5
1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của vật liệu hấp thụ sóng vi ba ................ 5
1.2. Cơ sở lý thuyết và các ứng dụng của sóng điện từ ...................................... 8
1.3. Sự tán xạ và phản xạ sóng điện từ bởi môi trường vật chất ........................ 10
1.3.1. Khử phản xạ bằng cấu trúc hình dạng ................................................... 11
1.3.2. Kỹ thuật khử phản xạ chủ động ............................................................. 12
1.3.3. Kỹ thuật khử phản xạ bị động................................................................ 12
1.3.4. Kỹ thuật khử phản xạ bằng vật liệu hấp thụ .......................................... 13
1.4. Các cơ chế hấp thụ sóng điện từ trong vùng tần số vi ba ............................ 13
1.4.1. Cơ chế tổn hao trong các chất dẫn điện................................................. 14
1.4.2. Cơ chế tổn hao điện môi ........................................................................ 15
1.4.3. Cơ chế tổn hao từ...…………………………………………………… 16
1.5. Một số cấu trúc và vật liệu hấp thụ sóng vi ba ............................................ 19
1.5.1. Đa lớp điện môi hấp thụ sóng vi ba....................................................... 20
1.5.1.1. Cấu trúc hấp thụ dạng màn chắn cộng hưởng Salisbury................. 20
1.5.1.2. Lớp hấp thụ Dallenbach................................................................... 21
1.5.1.3. Lớp hấp thụ Jaumann....................................................................... 22
1.5.2. Vật liệu hấp thụ từ tính .......................................................................... 24
1.5.3. Các vật liệu hấp thụ bất đồng nhất......................................................... 26
1.5.4. Vật liệu hấp thụ sóng vi ba hỗn hợp ...................................................... 27

6. 1.5.5. Vật liệu meta hấp thụ hoàn hảo sóng vi ba............................................ 28
1.6. Một số hệ vật liệu liên quan đến đối tượng nghiên cứu của đề tài .............. 29
1.6.1. Hệ vật liệu La1,5Sr0,5NiO4 (LSNO) ........................................................ 29
1.6.2. Hệ vật liệu ferrite spinel MFe2O4 (M = Co, Ni) .................................... 31
1.6.3. Hệ vật liệu sắt từ La0,7Sr0,3MnO3 (LSMO) ............................................ 33
1.6.4. Hệ hạt nano kim loại sắt ........................................................................ 35
1.7. Kết luận chương........................................................................................... 36
CHƯƠNG 2. KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM ................................................ 38
2.1. Qui trình chế tạo các hạt nano ..................................................................... 38
2.2. Các phép đo khảo sát cấu trúc và tính chất của vật liệu .............................. 40
2.2.1. Khảo sát cấu trúc tinh thể bằng phương pháp nhiễu xạ tia X................ 40
2.2.2. Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM)............................................................. 41
2.2.3. Phổ tán sắc năng lượng (EDX) .............................................................. 42
2.2.4. Các phương pháp đo tính chất từ của vật liệu ....................................... 43
2.3. Một số phương pháp đo các thông số điện từ của vật liệu hấp thụ sóng vi
ba
43
2.3.1. Qui trình trải các lớp vật liệu hấp thụ ................................................... 44
2.3.2. Sơ lược về phương pháp đo thông số điện từ của vật liệu hấp thụ sóng
vi ba ........................................................................................................
44
2.3.2.1. Kỹ thuật hốc cộng hưởng................................................................. 45
2.3.2.2. Kỹ thuật bản cực song song............................................................. 46
2.3.2.3. Kỹ thuật đầu dò đồng trục................................................................ 46
2.3.2.4. Kỹ thuật đường truyền..................................................................... 47
2.3.2.5. Kỹ thuật không gian tự do ............................................................... 48
2.3.3. Phép đo phản xạ/truyền qua sóng vi ba trong không gian tự do............ 50
2.3.4. Lý thuyết đường truyền và thuật toán Nicolson–Ross–Weir (NRW) ... 52

7. 2. 4. Kết luận chương.......................................................................................... 54
CHƯƠNG 3. TÍNH CHẤT HẤP THỤ SÓNG VI BA CỦA HỆ HẠT
NANO ĐIỆN MÔI La1,5Sr0,5NiO4....................................................................
56
3.1. Các đặc trưng cơ bản của hệ hạt nano điện môi La1,5Sr0,5NiO4................... 56
3.1.1. Đặc trưng cấu trúc và kích thước hạt..................................................... 57
3.1.2. Tính chất từ của vật liệu ........................................................................ 59
3.2. Khả năng hấp thụ sóng vi ba của hệ hạt nano La1,5Sr0,5NiO4 theo độ dày lớp
hấp thụ..........................................................................................................
60
3.3. Kết luận chương........................................................................................... 66
CHƯƠNG 4. CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT HẤP THỤ
SÓNG VI BA CỦA CÁC HẠT NANO KIM LOẠI Fe .................................
68
4.1. Ảnh hưởng của điều kiện chế tạo lên cấu trúc, kích thước hạt tính chất từ
của vật liệu nano kim loại Fe.......................................................................
69
4.2. Tính chất hấp thụ sóng vi ba của hệ hạt nano kim loại sắt.......................... 74
4.2.1. Ảnh hưởng của độ dày lớp hấp thụ lên tính chất hấp thụ sóng vi ba của
các lớp hấp thụ Fe/paraffin.....................................................................
74
4.2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ khối lượng bột nano Fe/paraffin lên tính chất hấp
thụ sóng vi ba của các lớp hấp thụ Fe/paraffin.......................................
79
4.3. Kết luận chương........................................................................................... 82
CHƯƠNG 5. CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT HẤP THỤ
SÓNG VI BA CỦA MỘT SỐ HỆ HẠT NANO TỔ HỢP ĐIỆN MÔI/SẮT
TỪ, FERRITE...................................................................................................
84
5.1. Công nghệ chế tạo và các đặc trưng cơ bản của các vật liệu CoFe2O4,
NiFe2O4 và La0,7Sr0,3MnO3 ..........................................................................
84
5.1.1. Hệ hạt nano ferrite CoFe2O4 .................................................................. 85
5.1.2. Hệ hạt nano ferrite NiFe2O4................................................................... 88

8. 5.1.3. Hệ hạt nano sắt từ La0,7Sr0,3MnO3 91
5.2. Khả năng hấp thụ sóng vi ba của một số hệ hạt nano tổ hợp....................... 95
5.2.1. Hệ hạt nano tổ hợp (100-x)La1,5Sr0,5NiO4/xCoFe2O4 ( x = 0; 2;
4; 6; 8; 10)...............................................................................................
95
5.2.2. Hệ hạt nano tổ hợp (100-x)La1,5Sr0,5NiO4/xNiFe2O4 (x = 0; 8; 15; 20;
30; 35).....................................................................................................
102
5.2.3. Hệ hạt nano tổ hợp (100-x)La1,5Sr0,5NiO4/xLa0,7Sr0,3MnO3 (x = 0; 4; 8;
10)...........................................................................................................
108
5.3. Kết luận chương........................................................................................... 114
KẾT LUẬN........................................................................................................ 116
DANH MỤC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN....................... 118
PHỤ LỤC........................................................................................................... 120
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................ 125

9. DANH MỤC KÝ HIỆU
Ký hiệu Ý nghĩa
LSNO La1,5Sr0,5NiO4
LSMO La0,7Sr0,3MnO3
CFO CoFe2O4
NFO NiFe2O4
RL Độ tổn hao phản xạ (Reflection Loss)
Z Trở kháng (Impedance)
MAM Vật liệu hấp thụ sóng vi ba (Microwave Absorbing Material)
RAM Vật liệu hấp thụ sóng radar (Radar Absorbing Material)
NRW Thuật toán Nicolson–Ross–Weir
NRL Naval Research Laboratory
M Từ độ
MS Từ độ bão hòa
HC Lực kháng từ
MB Mẫu bột
MK Mẫu khối
M900 Mẫu ủ tại nhiệt độ 900o
C/5h
D Kích thước hạt tinh thể
EDX Phổ tán sắc năng lượng tia X
VSM Từ kế mẫu rung
SEM Hiển vi điện tử quét
XRD Nhiễu xạ tia X
EM Sóng điện từ (Electromagnetic)
εr Hằng số điện môi tương đối
μr Độ từ thẩm tương đối
fr Tần số cộng hưởng
fz Tần số phù hợp trở kháng
fp Tần số phù hợp pha
fFMR Tần số cộng hưởng sắt từ
d Độ dày lớp hấp thụ
S11 Cường độ tín hiệu phản xạ

10. DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Thành phần điện và từ của trường điện từ tại sát mặt phân cách
giữa hai môi trường ........................................................................................
9
Hình 1.2. Trường điện bằng không tại bề mặt và đạt cực đại tại một phần tư
bước sóng trên một lớp vật dẫn, trong khi trường từ đạt cực đại tại bề mặt ..
9
Hình 1.3. Cấu trúc đa lớp và cấu trúc dạng kim tự tháp................................ 12
Hình 1.4. Sự phụ thuộc tần số của hằng số điện môi. ................................... 16
Hình 1.5. Phổ hồi phục Debye cho một chất điện môi lý tưởng ................... 16
Hình 1.6. Sự phụ thuộc tần số của các thành phần độ từ thẩm phức của vật
liệu sắt từ.........................................................................................................
17
Hình 1.7. Cấu tạo của màn chắn Salisbury cổ điển và mạch tương đương
theo lý thuyết đường truyền............................................................................
20
Hình 1.8. Lớp hấp thụ Dallenbach và mạch tương đương.............................. 21
Hình 1.9. Độ tổn hao phản xạ phụ thuộc tần số của lớp hấp thụ Dallenbach. 22
Hình 1.10. Cấu tạo của màn chắn Jaumann.................................................... 22
Hình 1.11. Độ tổn hao phản xạ phụ thuộc tần số của các lớp Jaumann ......... 23
Hình 1.12. Độ tổn hao phản xạ phụ thuộc tần số của cấu trúc Jaumann sáu
lớp ...................................................................................................................
23
Hình 1.13. Cấu trúc hấp thụ đa lớp điện môi dạng kim tự tháp ..................... 24
Hình 1.14. Mô hình thiết kế của cấu trúc Jaumann bốn lớp điện môi............ 24
Hình 1.15. Giản đồ minh họa sự phụ thuộc tần số của µr và εr cho một chất
ferrite điển hình...............................................................................................
25
Hình 1.16. Đường đặc trưng độ tổn hao phản xạ của MAM gồm bốn lớp vật
liệu ferrite có cấu trúc tinh thể lục giác ..........................................................
25
Hình 1.17. Sự phụ thuộc của độ tổn hao phản xạ vào tần số của một tấm vật
liệu hấp thụ bất đồng nhất có độ dày 4,08 cm ................................................
27

11. Hình 1.18. Hệ số phản xạ phụ thuộc vào tần số của một số cấu trúc hấp thụ 28
Hình 1.19. Cấu trúc MPA ba lớp lần đầu tiên được đề xuât bởi I. Landy...... 28
Hình 1.20. (a) Nhiệt độ chuyển pha trật tự điện tích và trật tự spin (TCO và
TSO) xác định từ phép đo điện trở suất theo nhiệt độ của LSNO; (b) Hằng số
điện môi phụ thuộc tần số ở các nhiệt độ khác nhau của vật liệu LSNO .......
30
Hình 1.21. Đường cong từ trễ của các mẫu (a) NiFe2O4 và (b) CoFe2O4 ...... 31
Hình 1.22. Sự phụ thuộc của RL vào tần số của các lớp hấp thụ (a)
NiFe2O4/paraffin và (b) NiFe2O4/polypyrrole với độ dày khác nhau.............
32
Hình 1.23. Độ tổn hao phản xạ phụ thuộc tần số của các MAM dựa trên (a)
hệ hạt nano CoFe2O4 và (b) vật liệu CoFe2O4 hình bầu dục với độ dày khác
nhau.................................................................................................................
33
Hình 1.24. Độ tổn hao phản xạ phụ thuộc vào tần số của các lớp vật liệu hấp
thụ (a) LSMO/epoxy; (b) LSMO/CNTs; (c) LSMO/polyaniline và (d) hệ hạt
nano LSMO.....................................................................................................
34
Hình 1.25. Đường cong RL(f) trong vùng tần số từ 2-18 GHz của (a) hệ hạt
nano kim loại Fe và (b)vật liệu nano tổ hợp Fe3O4-Fe/Graphene .................
36
Hình 2.1. Sơ đồ máy nghiền hành tinh ........................................................... 38
Hình 2.2. Nguyên lý nghiền bột bằng phương pháp nghiền bi....................... 38
Hình 2.3. Quy trình chế tạo và xử lý mẫu....................................................... 39
Hình 2.4. Sơ đồ nhiệt trong giai đoạn ủ nhiệt cho các mẫu............................ 40
Hình 2.5. Mô hình minh họa dẫn đến định luật nhiễu xạ Bragg..................... 40
Hình 2.6. Sơ đồ thể hiện các tín hiệu nhận được từ mẫu................................ 42
Hình 2.7. Hình ảnh một tấm vật liệu hấp thụ thực tế...................................... 44
Hình 2.8. Mô hình đo sử dụng kỹ thuật bản cực song song ........................... 45
Hình 2.9. Sơ đồ lắp mẫu trong phép đo hốc cộng hưởng ............................... 45
Hình 2.10. Mô hình phép đo đầu dò đồng trục............................................... 47

12. Hình 2.11. Mô hình đo của kỹ thuật vòm NRL để đánh giá các MAM/RAM 48
Hình 2.12. Sơ đồ khối của phương pháp truyền qua trong không gian tự do. 48
Hình 2.13. Mô hình sóng tới và sóng phản xạ từ các bề mặt của MAM........ 50
Hình 2.14. Sơ đồ lắp đặt của phép đo phản xạ (a) và truyền qua (b) trong
không gian tự do .............................................................................................
51
Hình 2.15. Mô hình lắp đặt mẫu và đường đi của tín hiệu bên trong ống dẫn
sóng đồng trục.................................................................................................
53
Hình 3.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X tại nhiệt độ phòng của vật liệu
La1,5Sr0,5NiO4 ..................................................................................................
57
Hình 3.2. Ảnh hiển vi điện tử quét SEM của mẫu La1,5Sr0,5NiO4................. 58
Hình 3.3. Đường cong từ trễ của vật liệu La1,5Sr0,5NiO4 dạng bột đo tại nhiệt
độ phòng..........................................................................................................
59
Hình 3.4. Độ từ thẩm tương đối, |μR|(f), và hằng số điện môi tương đối, |εR|(f)
của các lớp hấp thụ La1,5Sr0,5NiO4/paraffin với độ dày khác nhau ..................
60
Hình 3.5. Đường cong RL(f) và Z(f) của các lớp hấp thụ
La1,5Sr0,5NiO4/paraffin với độ dày khác nhau: (a) d = 1,5 mm; (b) d = 2,0 mm;
d = 3,0 mm và d = 3,5 mm (fz1 và fz2 tương ứng là các tần số tại đó |Z| = Z0
= 377 Ω)..........................................................................................................
61
Hình 3.6. Sự biến thiên của độ tổn hao phản xạ RL và tần số cộng hưởng
hấp thụ fr theo độ dày d của tất cả các mẫu .................................................... 63
Hình 4.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) ghi tại nhiệt độ phòng của các mẫu
bột sau khi được nghiền từ 1 giờ đến 20 giờ ..................................................
69
Hình 4.2. Ảnh SEM của các mẫu (a) Fe-10h và (b) Fe-20h........................... 70
Hình 4.3. Đường cong từ hóa ban đầu đo tại nhiệt độ phòng (a); sự phụ thuộc
của từ độ bão hòa MS theo thời gian nghiền (b) của các mẫu và đường cong
từ hóa của mẫu Fe-10h (hình nhỏ)..................................................................
71

13. Hình 4.4. (a) Đường cong từ hóa ban đầu; (b) sự biến thiên của MS và phổ
EDX (hình nhỏ) theo thời gian bảo quản trong môi trường không khí..........
73
Hình 4.5. Sự phụ thuộc của RL vào tần số của các mẫu Fe/paraffin với độ
dày d khác nhau trong hai vùng tần số (a) từ 4-12 GHz và (b) từ 14-18
GHz…………….............................................................................................
74
Hình 4.6. Đường cong RL(f) và |Z|(f) của các mẫu với các độ dày khác nhau:
(a) d = 1,5 mm; (b) d = 2 mm; (c) d = 3 mm và (d) d = 3,5 mm ....................
75
Hình 4.7. Sự phụ thuộc của |S11| và RL vào tần số của các tấm vật liệu
Fe/paraffin với độ dày khác nhau với các mẫu được gắn đế Al phản xạ toàn
phần phía sau...................................................................................................
77
Hình 4.8. Đường cong RL(f) của tất cả các mẫu khi không có đế kim loại Al
gắn phía sau trong vùng tần số từ 4-18 GH ....................................................
79
Hình 4.9. Độ tổn hao phản xạ RL và trở kháng Z phụ thuộc tần số của tất cả
các lớp Fe/paraffin khi không có đế kim loại Al gắn phía sau với tỉ lệ khối
lượng r khác nhau: r = 3/1 (a); r = 4/1; r = 4,5/1 và r = 5/1............................
80
Hình 4.10. Giá trị tuyệt đối của hệ số phản xạ |S11| (a) và RL(f) (b) của tất cả
các lớp hấp thụ Fe/paraffin khi được gắn đế Al phẳng...................................
81
Hình 5.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X tại nhiệt độ phòng của các mẫu CoFe2O4
tại các công đoạn khác nhau của quá trình chế tạo.........................................
85
Hình 5.2. Ảnh SEM của các mẫu CFO ở từng công đoạn chế tạo khác nhau:
(a) CFO-MK, (b) CFO-MB và (c) CFO-M900 ..............................................
86
Hình 5.3. Các đường từ trễ được đo tại T = 300 K cho các mẫu CoFe2O4 ở
các công đoạn chế tạo khác nhau....................................................................
87
Hình 5.4. Giản đồ nhiễu xạ tia X tại nhiệt độ phòng của tất cả các mẫu
NiFe2O4 ...........................................................................................................
88

14. Hình 5.5. Ảnh SEM của các mẫu NFO ở từng công đoạn chế tạo khác nhau:
(a) NFO-MK, (b) NFO-MB và (c) NFO-M900..............................................
89
Hình 5.6. Các đường từ trễ được đo tại T = 300 K cho các mẫu NiFe2O4 ở
các công đoạn chế tạo khác nhau....................................................................
90
Hình 5.7. Các đường từ trễ được đo tại T = 300 K cho các mẫu
La0,7Sr0,3MnO3 ở các công đoạn chế tạo khác nhau .......................................
91
Hình 5.8. Giản đồ nhiễu xạ tia X tại nhiệt độ phòng của tất cả các mẫu
La0,7Sr0,3MnO3 ...............................................................................................
93
Hình 5.9. Ảnh SEM của các mẫu LSMO ở từng công đoạn chế tạo khác
nhau: (a) LSMO-MK, (b) LSMO-MB và (c) LSMO-M900...........................
94
Hình 5.10. Các mẫu không có đế Al: đường cong RL(f) của các tấm hấp thụ
(100-x)LSNO/xCFO trong khoảng tần số từ 4-18 GHz .................................
96
Hình 5.11. Các mẫu không có đế Al: đường cong RL(f) và Z(f) của các mẫu
trong vùng tần số cộng hưởng gần 14 GHz. (a) x = 0; (b) x = 2; (c) x = 4; (d)
x = 6; (e) x = 8 và (f) x =10 ............................................................................
99
Hình 5.12. Các mẫu có đế kim loại Al: (a) Giá trị tuyệt đối của hệ số phản
xạ |S11| và (b) RL của các mẫu (100-x)LSNO/xCFO trong dải tần số từ 4-18
GHz ................................................................................................................
101
Hình 5.13. Độ tổn hao phản xạ phụ thuộc tần số của các tấm vật liệu hấp thụ
LSNO/paraffin và NFO/paraffin có độ dày 3 mm..........................................
103
Hình 5.14. Các đường cong RL(f) và Z(f) của các lớp hấp thụ (100-
x)LSNO/xNFO trong paraffin ........................................................................
104
Hình 5.15. Sự phụ thuộc của tần số cộng hưởng (fr) tại đỉnh hấp thụ vào nồng
độ của các hạt nano từ tính NFO (x) trong hệ hạt nano tổ hợp (100-
x)LSNO/xNFO................................................................................................
106

15. Hình 5.16. |S11|(f) (a) và RL(f) (b) của các mẫu có đế kim loại Al (Hiệu ứng
phù hợp pha được tăng cường đáng kể bởi đế kim loại) ................................
107
Hình 5.17. Các đường cong RL(f) và |Z/Z0|(f) cho các mẫu trong dải tần số
từ 4-18 GHz: (a) x = 0; (b) x = 4; x = 8; x = 10..............................................
109
Hình 5.18. Sự biến thiên của tần số hấp thụ cộng hưởng fr1 theo nồng độ x
của các hệ hạt nano tổ hợp (100-x)LSNO/xNFO (đường màu xanh) và (100-
x)LSNO/xLSMO (đường màu đỏ)..................................................................
112
Hình 5.19. Các mẫu có đế kim loại Al: (a) giá trị tuyệt đối của hệ số phản
xạ, |S11|,và (b) tương ứng là độ tổn hao phản xạ RL.......................................
113

16. DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Các dải tần số sóng vi ba và ứng dụng tương ứng ......................... 10
Bảng 1.2. Mối liên hệ giữa số tấm trở kháng, độ rộng dải tần và tổng độ dày
của các lớp Jaumann .......................................................................................
23
Bảng 1.3. Các tham số đặc trưng của MAM bốn lớp vật liệu ferrrite ............ 26
Bảng 3.1. Các tham số đặc trưng của các lớp hấp thụ La1,5Sr0,5NiO4/paraffin
với độ dày khác nhau ......................................................................................
62
Bảng 4.1. Kích thước hạt tinh thể trung bình D và từ độ bão hòa MS tại từ
trường 10 kOe của các mẫu Fe sau khi được nghiền cơ năng lượng cao từ 1
giờ đến 20 giờ .................................................................................................
69
Bảng 4.2. Giá trị độ từ hóa bão hòa (tại 10 kOe) và % nguyên tố của bột
nano Fe được bảo quản trong không khí trong những khoảng thời gian khác
nhau.................................................................................................................
73
Bảng 4.3. Các tham số đặc trưng của các tấm vật liệu Fe/paraffin với d khác
nhau.................................................................................................................
75
Bảng 4.4. Giá tri fp tính toán theo mô hình lý thuyết và quan thực nghiệm
của tất cả các mẫu có tỷ lệ khối lượng khác nhau ..........................................
80
Bảng 5.1. Kích thước hạt tinh thể <D>, độ từ hóa bão hòa MS tại từ trường
10 kOe và giá trị lực kháng từ HC của CFO ở mỗi công đoạn chế tạo...........
87
Bảng 5.2. Kích thước hạt tinh thể D, độ từ hóa bão hòa MS tại từ trường 10
kOe và giá trị lực kháng từ HC của NFO ở mỗi công đoạn chế tạo................
88
Bảng 5.3. Kích thước hạt tinh thể D, độ từ hóa bão hòa MS tại từ trường 10
kOe và giá trị lực kháng từ HC của LSMO ở mỗi công đoạn chế tạo.............
93
Bảng 5.4. Các tham số đặc trưng cho tính chất hấp thụ sóng vi ba của các
mẫu (100-x)LSNO/xCFO.(x là phần trăm thể tích, fr là tần số cộng hưởng
tại đỉnh hấp thụ của RL, fz là tần số phù hợp trở kháng, fp là tần số phù hợp
pha) .................................................................................................................

17. 97
Bảng 5.5. Các tham số đặc trưng của tất cả các mẫu hấp thụ (100-
x)LSNO/xNFO................................................................................................
105
Bảng 5.6. Các tham số đặc trưng hấp thụ sóng vi ba của các lớp hấp thụ
(100-x)LSNO/xLSMO trong paraffin.............................................................
110

18. 1
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, việc ứng dụng sóng điện từ trong dải tần số GHz đã
và đang trở nên phổ biến do nhu cầu phát triển ngày càng cao của các thiết bị truyền
thông không dây, phát sóng vệ tinh, điều trị y tế và các ứng dụng trong quân sự, … [48,
55, 90]. Cùng với đó, vấn đề giảm thiểu ảnh hưởng của sóng điện từ cũng đang trở nên
cấp thiết hơn bao giờ hết. Vì vậy, vật liệu che chắn và hấp thụ sóng điện từ trong dải tần
số GHz ngày càng thu hút được sự chú ý của nhiều nhóm nghiên cứu trên cả hai lĩnh
vực khoa học cơ bản và công nghệ. Để loại bỏ nhiễu điện từ (Electromagnetic
Interference-EMI), giảm thiết diện phản xạ sóng điện từ và đảm bảo tính bảo mật cho
các hệ thống hoạt động dựa trên sóng điện từ, vật liệu che chắn và hấp thụ sóng điện từ
đã được phát triển, trong đó, vật liệu hấp thụ sóng vi ba (Microwave Absorption
Materials - MAM) được đặc biệt quan tâm và đầu tư nghiên cứu với các ứng dụng đa
dạng và hiệu quả trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong lĩnh vực quân sự, vật liệu hấp
thụ sóng radar (Radar Absorption Materials - RAM) trong dải tần số từ 8-12 GHz là
yếu tố quan trọng của công nghệ tàng hình cho các phương tiện chiến đấu như: máy bay
chiến đấu, tàu chiến, tên lửa tầm xa, …
Các nghiên cứu về vật liệu sóng điện từ chủ yếu được thực hiện theo ba hướng
chính: (1) hoàn thiện khả năng chống phản xạ; (2) tăng cường khả năng hấp thụ và (3)
mở rộng vùng tần số hoạt động. Trong đó, sự hấp thụ đồng thời cả hai thành phần năng
lượng điện trường và năng lượng từ trường được hi vọng sẽ làm gia tăng độ tổn hao và
do đó tăng hiệu suất hấp thụ điện từ của vật liệu. Hơn nữa, công nghệ nano ra đời mở ra
một hướng phát triển mới cho các nghiên cứu về vật liệu hấp thụ ứng dụng trong che
chắn và chống nhiễu điện từ. Các MAM có cấu trúc nano ngày càng nhận được sự quan
tâm của các nhóm nghiên cứu do các đặc tính hấp dẫn cũng như khả năng hấp thụ mạnh
hơn sóng vi ba so với các vật liệu cùng loại ở dạng khối hoặc có cấu trúc micro. Tính
chất thú vị của vật liệu nano được bắt nguồn từ kích thước rất nhỏ của chúng. Khi kích
thước hạt giảm xuống đến giới hạn nano, các hiệu ứng bề mặt đóng góp chủ yếu vào
vào sự thay đổi tính chất đặc trưng của vật liệu. Mặt khác, vật liệu nano còn có hoạt tính
cao, dễ phân tán và do đó thuận lợi hơn cho việc tạo thành các lớp hấp thụ nhẹ và mỏng
[25, 149].
Khả năng hấp thụ sóng vi ba của vật liệu có thể được xác định dựa vào các thông
số đặc trưng như độ từ thẩm tương đối (r), độ điện thẩm tương đối (r) và sự phù hợp
trở kháng của vật liệu với môi trường truyền sóng. Độ tổn hao phản xạ RL (Reflection
Loss) là đại lượng thường được dùng để đánh giá chất lượng của các vật liệu hấp thụ
sóng vi ba được tính toán theo công thức RL = 20log|(Z - Z0)/(Z + Z0)|, trong đó, Z =
Z0(r/r)1/2
là trở kháng đầu vào của chất hấp thụ, Z0 là trở kháng của không khí. Khả

19. 2
năng hấp thụ sóng vi ba tối ưu tương ứng với một giá trị âm rất lớn của RL có thể đạt
được khi (i) trở kháng đầu vào của các chất hấp thụ gần bằng với trở kháng của môi
trường truyền sóng tới, |Z| = Z0, (cơ chế phù hợp trở kháng - Z Matching), hoặc (ii) độ
dày lớp hấp thụ thỏa mãn điều kiện phù hợp pha (Phase Matching), hay hiệu ứng một
phần tư bước sóng (quarter-wavelength) với d = (2n+1)c/[4f(|r||r|)1/2
], n = 0, 1, 2, …
Hai hiệu ứng trên thường được quan sát thấy nhiều nhất tại các tần số hấp thụ cộng
hưởng của nhiều chất hấp thụ và đều cho giá trị âm rất lớn của RL. Do điều kiện |Z| = Z0
có thể đạt được khi r = r, một phương pháp hữu hiệu để tăng khả năng hấp thụ của vật
liệu đó là thiết lập sự cân bằng giữa hằng số điện môi và độ từ thẩm, điều này hoàn toàn
có thể thực hiện được bằng cách pha trộn các vật liệu điện môi và vật liệu sắt từ hoặc
ferrite theo một tỷ lệ thích hợp. Vì vậy, trong những năm gần đây đã có rất nhiều các
công bố khoa học về khả năng hấp thụ sóng điện từ trong vùng tần số GHz của các vật
liệu hấp thụ sóng vi ba trên cơ sở tổ hợp các hạt nano từ và điện môi. Theo đó, độ tổn
hao phản xạ, RL tại đỉnh hấp thụ có thể đạt giá trị âm rất thấp dưới -50 dB [45, 66, 175].
Các nghiên cứu trên thế giới đã có những bước tiến dài trong việc phát triển các
vật liệu có khả năng hấp thụ mạnh sóng vi ba. Ngoài carbon đen (carbon black- C) và
carbonyl sắt (carbonyl- Fe) là những vật liệu hấp thụ truyền thống được ứng dụng phổ
biến nhất hiện nay và có độ tổn hao phản xạ không cao (thường chỉ đạt trung bình cỡ -
10 dB đến -15 dB) [57, 100, 173], các nghiên cứu về khả năng hấp thụ sóng vi ba của
các hệ hạt nano hoặc các vật liệu nano tổ hợp cho thấy giá trị của RL cộng hưởng có thể
đạt từ -50 dB đến -60 dB. Ví dụ như các hệ hạt nano tổ hợp Fe3O4/GCs cho RL ~ -52 dB
tại đỉnh hấp thụ 8,76 GHz [66], vật liệu nano tổ hợp BaFe9Mn0.75Co0.75Ti1.5O19/
MWCNTs cho RL ~ -56 dB tại gần 17 GHz [45], vật liệu tổ hợp C/CoFe-CoFe2O4 trong
paraffin với độ tổn hao phản xạ RL đạt xuống đến ~ -71,73 dB tại 4,78 GHz [50], vật
liệu nano tổ hợp có cấu trúc lõi vỏ Fe/HCNTs (RL ~ -50 dB tại 7,41 GHz) [122], vật liệu
nano tổ hợp có cấu trúc lõi vỏ Co-C trong paraffin (RL ~ -62,12 dB tại 11,85 dB) [159],
… Tại Việt Nam, vật liệu hấp thụ sóng điện từ đã được quan tâm nghiên cứu trong
những năm gần đây. Năm 2011, nhóm các cán bộ của viện kỹ thuật quân sự (Bộ Quốc
Phòng) đã bắt đầu các nghiên cứu về tính chất hấp thụ sóng radar băng tần X của vật
liệu nano multiferroic BiFeO3-CoFe2O4 (RL ~ -35,5 dB tại 10,2 GHz) hay các hạt nano
Mn0.5Zn0.5Fe2O4 trong nhựa thông và vật liệu tổ hợp chứa các hạt nano ferrite Ba-Co [2,
4, 58]. PGS. TS. Vũ Đình Lãm và nhóm nghiên cứu thuộc Viện Khoa học vật liệu - Viện
Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cũng đã tiến hành nghiên cứu về hiện tượng
hấp thụ và khả năng tàng hình sóng vi ba của các siêu vật liệu (metamaterials) trong
những năm gần đây và đã có nhiều công bố trên các tạp chí khoa học hàng đầu thế giới
[79, 154, 155].

20. 3
Dựa trên khả năng và xu thế ứng dụng của vật liệu hấp thụ sóng điện từ trong
tương lai, tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới, chúng tôi đề xuất đề tài
“Nghiên cứu chế tạo một số vật liệu hấp thụ sóng vi ba trên cơ sở tổ hợp vật liệu điện
môi La1,5Sr0,5NiO4 với các hạt nano từ”. Đề tài này được lựa chọn để thay thế cho đề tài
đã đăng ký trong thuyết minh hồ sơ nghiên cứu sinh “Nghiên cứu chế tạo một số vật liệu
hấp thụ sóng vi ba trên cơ sở tổ hợp các hạt nano từ và điện môi”, nhằm phù hợp hơn
với điều kiện thực hiện luận án và các kết quả đã thu nhận được của nghiên cứu sinh.
Chúng tôi tin tưởng rằng đề tài sẽ có những đóng góp đáng kể không chỉ cho sự
hiểu biết về các cơ chế tương tác của sóng điện từ với vật liệu, tìm kiếm và phát triển
một số vật liệu hấp thụ sóng vi ba trên cơ sở các hạt nano ferrite, sắt từ, điện môi và các
hệ hạt nano tổ hợp của chúng, mà còn mở ra khả năng ứng dụng của các hệ vật liệu này
trong che chắn và chống nhiễu điện từ.
Các nội dung chính trong luận án được trình bày trong 4 chương:
Chương 1. Các hiện tượng và vật liệu hấp thụ sóng vi ba.
Chương 2. Kỹ thuật thực nghiệm.
Chương 3. Tính chất hấp thụ sóng vi ba của hệ hạt nano điện môi La1,5Sr0,5NiO4.
Chương 4. Công nghệ chế tạo và tính chất hấp thụ sóng vi ba của các hạt nano
kim loại Fe.
Chương 5. Công nghệ chế tạo và tính chất hấp thụ sóng vi ba của một số hệ hạt
nano tổ hợp điện môi/sắt từ, ferrite.
Mục tiêu của luận án:
- Chế tạo các hệ hạt nano (điện môi, ferrites, sắt từ, kim loại) và các hệ hạt nano
tổ hợp của chúng. Tìm quy trình công nghệ tối ưu, phù hợp cho việc chế tạo các mẫu
hấp thụ. Khảo sát các tính chất cơ bản của các vật liệu nano chế tạo.
- Đo đạc và nghiên cứu các hiệu ứng hấp thụ sóng vi ba trong các hệ hạt nano từ-
điện môi, các cơ chế hấp thụ và sự phụ thuộc của tính chất hấp thụ vào các thông số của
vật liệu, từ đó tìm giải pháp nâng cao khả năng hấp thụ cũng như điều chỉnh các tham
số hấp thụ.
- Tìm kiếm và phát triển những vật liệu mới (hấp thụ đồng thời nhiều cơ chế) với
khả năng hấp thụ mạnh sóng vi ba, bắt kịp các thành tựu của thế giới (RL tại đỉnh hấp
thụ đạt -40 dB đến -60 dB, tương ứng với khả năng hấp thụ trên 99,99% công suất sóng
điện từ tại tần số cộng hưởng trong vùng vi ba).
Đối tượng nghiên cứu của luận án:
- Các hạt nano sắt từ và ferrites có µ và Ms cao như gốm sắt từ La0.3Sr0.7MnO3,
các ferrite CoFe2O4, NiFe2O4, hệ hạt nano kim loại Fe.
- Các hạt nano của vật liệu có hằng số điện môi khổng lồ La1,5Sr0,5NiO4.
- Các hạt nano tổ hợp của sắt từ/ferrite từ và điện môi.

21. 4
Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu:
- Cách tiếp cận: Dựa trên những kết quả nghiên cứu sẵn có của nhóm nghiên cứu
kết hợp với một số bài báo, công bố của các tác giả trong và ngoài nước về vật liệu hấp
thụ sóng điện từ nói chung và vật liệu hấp thụ sóng vi ba, sóng radar nói riêng để làm
nền tảng và cơ sở nghiên cứu. Từ đó, xây dựng phương pháp nghiên cứu thích hợp trong
điều kiện thí nghiệm trong nước, từ việc chế tạo vật liệu, xây dựng các phép đo, áp dụng
các mô hình lý thuyết phù hợp để phân tích và xử lý số liệu, cho đến việc đánh giá các
kết quả thực nghiệm thu được và định hướng các nghiên cứu tiếp theo.
- Phương pháp nghiên cứu: Đề tài sẽ được thực hiện chủ yếu bằng phương pháp
thực nghiệm. Mẫu bột có kích thước hạt nanomet được chế tạo chủ yếu bằng phương
pháp nghiền cơ năng lượng cao kết hợp với các công đoạn xử lý nhiệt thích hợp. Cấu
trúc vật liệu, hình thái pha, hình dạng và kích thước hạt được khảo sát, phân tích và đánh
giá trên cơ sở phân tích nhiễu xạ tia X và ảnh kính hiển vi điện tử quét SEM. Các phép
đo đánh giá tính chất từ của vật liệu được thực hiện trên hệ từ kế mẫu rung (PPMS,
VSM). Cuối cùng, các phép đo phản xạ và truyền qua sóng vi ba trong vùng tần số từ 4-
18 GHz được thực hiện trong không gian tự do (môi trường không khí) và ở nhiệt độ
phòng. Từ các số liệu thực nghiệm thu được, tính toán hệ số tổn hao phản xạ (RL) sử
dụng lý thuyết đường truyền [162] và thuật toán NRW [115, 164]. Kết quả thực nghiệm
sẽ được biện luận và phân tích nhằm giải thích các hiện tượng vật lý và tìm kiếm cơ chế
hấp thụ. Trên cơ sở đó, đưa ra các giải pháp phát triển các tính năng hấp thụ sóng điện
từ của vật liệu, điều chỉnh các tham số công nghệ và đánh giá khả năng ứng dụng.
Các kết quả mới đã đạt được của luận án:
- Đã nghiên cứu chế tạo thành công vật liệu dạng tấm bằng phương pháp bột nhồi
nano với chất mang paraffin.
- Lần đầu tiên phát hiện ra khả năng hấp thụ mạnh sóng vi ba trong vùng tần số
từ 4-18 GHz trên các tấm vật liệu La1,5Sr0,5NiO4/paraffin. Giá trị độ tổn hao phản xạ
thấp nhất vào khoảng -36,7 dB, đạt hiệu suất hấp thụ 99,98%, được quan sát trên tấm
hấp thụ có độ dày d = 3,0 mm.
- Quan sát thấy sự gia tăng hiệu ứng cộng hưởng phù hợp pha trong các tấm hấp
thụ bằng cách sử dụng đế kim loại Al trong kỹ thuật đo phản xạ.
- Đã quan sát thấy hai hiệu ứng dịch chuyển đỉnh hấp thụ trái ngược nhau trong
các tấm vật liệu tổ hợp La1,5Sr0,5NiO4/NiFe2O4 và La1,5Sr0,5NiO4/La0,7Sr0,3MnO3, đưa ra
khả năng mở rộng dải tần số hấp thụ sóng vi ba.
Trong quá trình thực hiện và viết luận án, mặc dù tác giả đã rất cố gắng nhưng
vẫn không thể tránh được những sai sót. Tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng
góp, phản biện của các nhà khoa học, các nhóm nghiên cứu lĩnh vực liên quan cũng như
những người quan tâm đến đề tài.

22. 5
CHƯƠNG 1. CÁC HIỆN TƯỢNG VÀ VẬT LIỆU HẤP THỤ SÓNG VI BA
1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của vật liệu hấp thụ sóng vi ba
Vật liệu hấp thụ sóng vi ba (MAM) và vật liệu hấp thụ sóng rada (RAM) đã được
nghiên cứu và sử dụng từ rất lâu trong các lĩnh vực thương mại, kỹ thuật phòng tối và
kỹ thuật làm giảm tín hiệu phản xạ từ vật thể quanh các trạm radar quan sát. Gần đây,
những ứng dụng ngày càng phổ biến của các công nghệ sử dụng sóng vi ba đang thúc
đẩy sự phát triển của các loại vật liệu hấp thụ. Trong phần này, chúng tôi đưa ra tổng
quan ngắn gọn về lịch sử phát triển của MAM/RAM làm cơ sở cho việc nghiên cứu, tìm
hiểu các loại vật liệu và cấu trúc hấp thụ được giới thiệu trong các phần tiếp theo.
Vào những năm 1930, vật liệu hấp thụ sóng vi ba, đặc biệt là vật liệu hấp thụ
trong dải tần số sóng radar (8-12 GHz) đã bắt đầu được nghiên cứu, phát triển và công
bố trong một số các công trình khoa học [98, 135]. Các tấm hấp thụ được thiết kế dựa
trên sự kết hợp chặt chẽ giữa vật liệu với các cơ chế tổn hao khác nhau nhằm tối ưu hóa
sự hấp thụ trên một dải tần rộng. Do đó, chúng có thể có hình dạng và cấu trúc khác
nhau trải rộng từ các cấu trúc kim tự tháp dày đến các lớp phủ mỏng dạng đơn lớp và đa
lớp. Công trình nghiên cứu đầu tiên về các lớp hấp thụ gồm hai thành phần than carbon
(carbon black - C), và TiO2, đã được đăng ký sáng chế ở Pháp năm 1936 [109]. Hiện
tượng hấp thụ được quan sát trong loại vật liệu này là loại cộng hưởng một phần tư bước
sóng, sử dụng than Carbon để tăng độ dẫn (thành phần tổn hao điện trở) và TiO2 để tăng
hằng số điện môi (thành phần tổn hao điện môi) nhằm giảm độ dày lớp hấp thụ.
Trong Chiến tranh thế giới lần thứ 2, tại Đức, vật liệu “Wesh” dạng composite
của bột hỗn hợp carbonyl Fe và cao su tổng hợp đã được chế tạo thành công, cho khả
năng hấp thụ mạnh tại tần số cộng hưởng 3 GHz trên lớp hấp thụ có độ dày 7,6 mm.
Cấu trúc hấp thụ đa lớp Jaumann cũng được thiết kế thành công, độ tổn hao phản xạ thu
được khoảng - 20dB trong dải tần số rất rộng từ 2-15 GHz [133]. Tuy nhiên, các loại vật
liệu này có thời gian sống khá ngắn trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt và do
đó gây cản trở lớn trong việc triển khai ứng dụng trong thực tế. Cũng trong thời gian
này, Halpern (phòng thí nghiệm bức xạ MIT, Mỹ) đã nghiên cứu và phát triển vật liệu
”HARP” dùng cho sơn Halpern (HARP- Halpern Anti Radiation Paint) dựa trên vật liệu
than carbon và hệ hạt kim loại Fe có khả năng hấp thụ mạnh sóng điện từ trong dải tần
số sóng rada (X - band) với RL đạt khoảng -15 dB đến -20 dB [53, 54]. Ngoài ra, cấu
trúc hấp thụ dạng màn chắn cộng hưởng Salisbury cũng được phát triển [132]. Cấu trúc
ban đầu được làm bằng vải phủ than chì, dán trên khung gỗ được hỗ trợ sản xuất bởi
công ty cao su Hoa Kỳ (US Rubber), kéo theo sự ra đời của cấu trúc hấp thụ dạng kim
tự tháp dài, là cấu trúc có đỉnh định hướng theo phương truyền sóng tới và bên trong
được phủ bởi các lớp Salisbury [114]. Sau này, cấu trúc hấp thụ Salisbury được cải tiến

23. 6
gồm một lớp hấp thụ điện môi hay một lớp polymer dẫn đặt trước bề mặt kim loại ở
khoảng cách phần tư bước sóng. Cho đến khi tầm quan trọng của vật liệu ferrites được
biết đến, ngoại trừ các lớp hấp thụ Jaumann và cấu trúc kim tự tháp đảo, hầu hết các vật
liệu và cấu trúc hấp thụ đều thuộc loại vật liệu hấp thụ sóng điện từ dải hẹp.
Sau chiến tranh (1945-1950), các công trình nghiên cứu về MAM/RAM được
thực hiện chủ yếu theo hướng tìm kiếm các vật liệu hoặc cấu trúc hấp thụ dải rộng nhằm
mục đích ứng dụng trong kỹ thuật buồng tối. Trong giai đoạn này, các vật liệu hấp thụ
(chủ yếu là carbon, than chì, oxit sắt, bột sắt, bột nhôm, đồng) trộn với các chất kết dính
(thường là một số loại nhựa hoặc gốm, chất tạo độ xốp như xà phòng, chất xơ, vỏ bào)
và việc suy giảm sóng điện từ băng thông rộng được tạo ra bằng cách sắp xếp các tấm
vật liệu theo các cấu trúc hấp thụ dạng kim tự tháp hay dạng nón thiết kế sẵn [54].
Những năm 1950 chứng kiến sự phát triển vượt bậc của MAM/RAM bằng việc
sản xuất thương mại MAMs dựa trên vật liệu carbon, có tên gọi là “Spondex”, bởi công
ty Sponge Products Company, Emerson and Cuming và tập đoàn công nghiệp
McMillan. Hệ số tổn hao phản xạ đạt xuống đến -20 dB trong dải tần số 2,4-10 GHz cho
lớp hấp thụ có độ dày 5,1 cm. Cũng trong thập kỷ này, Severin và Meyer đã bắt đầu
nghiên cứu về các thiết bị mạch tương tự (analog circuit devices) sử dụng các lý thuyết
mạch mô tả các thành phần hay các quá trình xảy ra trong các chất hấp thụ [101], từ đó
dẫn đến việc chế tạo ra các MAM dựa trên các vòng nạp trở kháng, lá kim loại có rãnh,
các lưỡng cực nạp trở kháng, các dải vật liệu điện trở hay vật liệu từ tính với các định
hướng khác nhau, cấu trúc dạng mặt và từ tính của các vật liệu cộng hưởng. Điều này
mở ra sự bắt đầu cho một lĩnh vực mới trong nghiên cứu các bề mặt lọc lựa tần số
(Frequency Selective Surfaces -FSS), trên cơ sở các vật liệu meta (Metamaterial) [107].
Trong hai thập kỷ tiếp theo (1960-1970), các loại vật liệu hấp thụ ứng dụng trong
các thiết bị mạch tương tự tiếp tục được nghiên cứu và phát triển. Đặc biệt, độ dày của
các lớp hấp thụ giảm đi đáng kể khi sử dụng các lớp đệm ferrite [120, 140]. Trong giai
đoạn này, các lớp hấp thụ Jaumann cũng được chế tạo thành công sử dụng công nghệ in
lưới từ sơn hấp thụ chứa carbon dạng hạt hay dạng sợi, hoặc chứa các hạt nano kim loại
hay hợp kim Ni-Cr. Cần lưu ý thêm rằng, dù chưa có thực nghiệm nhưng đã có một
phát minh lý thuyết mô tả hiện tượng hấp thụ sóng điện từ bằng plasma [44].
Vào những năm 1980, kỹ thuật tối ưu hóa được sử dụng trong các quá trình chế
tạo cũng như thiết kế các vật liệu và cấu trúc hấp thụ. Việc cải thiện khả năng hấp thụ
dải rộng của các lớp hấp thụ Jaumann được dự đoán có thể đạt được nếu sử dụng các
tấm trở kháng có độ nghiêng khác nhau và được sắp xếp phân tầng [44]. Lý thuyết đường
truyền được sử dụng để tính toán hệ số phản xạ từ các tính chất của vật liệu, và áp dụng
cả cho các mặt lọc lựa tần số được xem như các mạch tương đương [81]. Những vật
liệu được sử dụng cho các MAM/RAM trong giai đoạn này cũng khá đa dạng bao gồm

24. 7
cả các vật liệu quen thuộc như than carbon, graphite, carbonyl – Fe, ferrite và các loại
vật liệu mới như các chất điện môi nhân tạo, vật liệu chiral hay các vật liệu polymer dẫn,
được đánh giá là vật liệu hấp thụ sóng vi ba tiềm năng sau này.
Từ những năm 1990 cho đến nay, MAM/RAM ngày càng thu hút được nhiều sự
quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới. Đã có nhiều các công nghệ tối ưu hóa cấu
trúc Jaumann, trong đó có tối ưu hóa bằng thuật toán di truyền (genetic algorithm). Mạch
analog và bề mặt lọc lựa tần số tiếp tục là lĩnh vực được quan tâm lớn nhất. Polymer dẫn
và vật liệu composite được sử dụng rộng rãi với sợi và vải sợi phủ polymer dẫn hấp thụ
sóng điện từ. Một loại vật liệu mới trong lĩnh vực polymer dẫn là RAM linh động cũng
được quan tâm nghiên cứu, trong đó tần số cộng hưởng của vật liệu hấp thụ điều chỉnh
được thông qua các giá trị điện trở và điện dung của vật liệu hấp thụ [103].
Nhiều quốc gia trên thế giới đã và đang đầu tư nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp
thụ sóng điện từ, tuy nhiên các công trình công bố còn rất hạn chế. Trong những năm
gần đây, xu hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, cùng với những diễn biến về an ninh
quốc phòng của nước ta cho thấy việc nghiên cứu, phát triển các MAM/RAM là cần
thiết và cần đẩy nhanh quá trình đưa các vật liệu này vào ứng dụng thực tế. Vật liệu hấp
thụ sóng điện từ được bắt đầu nghiên cứu từ cuối những năm 1990 trên các polyme dẫn
điện do các cán bộ Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam thực
hiện. Nhóm nghiên cứu của GS. Nguyễn Đức Nghĩa cũng đã chế tạo thành công vật liệu
hấp thụ sóng điện từ trên cơ sở vật liệu polyanilin, polypyrol, gia cường cacbon black,
CNT, oxit sắt từ; chế tạo cấu trúc hấp thụ khác nhau như dạng chóp nón, dạng đa lớp,
vật liệu gradien... thử nghiệm tại hiện trường thực tế tại Học viện Hải quân (Nha Trang),
đạt kết quả rất tốt [5]. TS. Hoàng Anh Sơn và cộng sự đã chế tạo và nghiên cứu tính chất
chắn sóng điện từ của vật liệu tổ hợp polymer và MWCNT (Multiwalled carbon
nanotube) định hướng trong chế tạo lớp phủ chắn sóng điện từ. Nhóm nghiên cứu của
GS.TS. Nguyễn Việt Bắc, Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự cũng đã thành công
trong một số nghiên cứu khả năng hấp thụ sóng vi ba chống nhiễu điện từ của một số hệ
vật liệu như các lớp phủ vật liệu composite feritte từ tính nền cao su (2003), các lớp phủ
polyferocen và spinel ferrite trên nền kim loại (2011). TS. Dương Ngọc Hiền và cộng
sự, Viện Vật lý kỹ thuật – Đại học Bách khoa Hà Nội cũng có các nghiên cứu về tính
chất hấp thụ sóng điện từ của vật liệu polymer dẫn PPy, PANi và bột Al2O3 và khảo sát
độ suy giảm cường độ sóng điện từ ở dải tần 7,5 -12 GHz. Một nhóm các cán bộ thuộc
Viện Kỹ thuật quân sự (Bộ Quốc Phòng) đã nghiên cứu về tính chất hấp thụ sóng radar
băng tần X của một số vật liệu nano tổ hợp [1, 59]. Cùng với các đề tài nghiên cứu cơ
bản, một số luận án tiến sĩ cũng đã được thực hiện và bảo vệ thành công trong lĩnh vực
chế tạo, nghiên cứu các hệ vật liệu hấp thụ sóng điện từ trong dải tần số vi ba [3, 6, 7].

25. 8
1.2. Cơ sở lý thuyết và các ứng dụng của sóng điện từ
Các phương trình Maxwell được sử dụng như là xuất phát điểm cho các tính toán
cho sự lan truyền của sóng điện từ, bao gồm cả quá trình truyền sóng điện từ trong không
gian tự do và sự tương tác tại mặt phân cách giữa các môi trường. Quá trình truyền sóng
điện từ qua một môi trường vật chất nào đó có thể thay đổi phụ thuộc vào các tham số
vật lý nội tại như độ điện thẩm, độ từ thẩm và độ dẫn. Trường điện từ được biểu diễn
một cách định lượng thông qua hệ phương trình Maxwell [72], bao gồm các biểu thức
toán học của các định luật Gauss, định luật Faraday và định luật Ampere. Các phương
trình từ 1.1 đến 1.4 biểu diễn dạng vi phân của hệ phương trình Maxwell.
𝛻 × 𝐸⃗ == −
𝜕𝐵⃗
𝜕𝑡
(1.1)
𝛻 × 𝐻⃗⃗ == −
𝜕𝐷⃗⃗
𝜕𝑡
+ 𝐽 (1.2)
𝛻𝐷⃗⃗ = 𝜌 (1.3)
𝛻𝐵⃗ = 0 (1.4)
Với 𝐸⃗ , 𝐻⃗⃗ , 𝐷⃗⃗ , 𝐵⃗ là các véc-tơ trường điện từ; 𝐽, 𝜌 là véc-tơ mật độ dòng điện và
mật độ điện tích khối.
Giả sử, hai môi trường bất kỳ được phân cách bởi một diện tích S, trên đó mật độ
điện tích và dòng điện mặt lần lượt là σS và JS, các véc-tơ điện trường và từ trường lần
lượt là 𝐸⃗1, 𝐷⃗⃗ 1, 𝐻⃗⃗1, 𝐵⃗ 1, 𝐸⃗2, 𝐷⃗⃗ 2, 𝐻⃗⃗ 2, 𝐵⃗ 2, ta có điều kiện biên đối với các thành phần tiếp
tuyến và pháp tuyến của véc-tơ điện trường và véc-tơ từ trường như sau:
Với véc-tơ từ trường:
H1t – H2t = JS, B1n = B2n (1.5)
Khi hai môi trường đều là chất điện môi thì JS = 0, do đó:
H1t = H2t (1.6)
Khi môi trường 1 là chất điện môi, môi trường 2 là vật dẫn lý tưởng thì :
H1t = JS, H2t = 0 (1.7)
Với véc-tơ điện trường:
Trong trường hợp tổng quát, hai môi trường có các tham số tùy ý:
E1t = E2t, D2n – D1n = σS (1.8)
Khi môi trường hai là vật dẫn lý tưởng:
E2t = 0, E1t = E2t = 0 (1.9)
Khi môi trường 1 là vật dẫn lý tưởng:
D1n = 0, D2n = σS (1.10)
Trên thực tế, các điều kiện biên nói trên liên quan đến các ứng dụng trong kỹ
thuật tàng hình và có vai trò quan trọng trong việc xác định thiết diện phản xạ hiệu dụng
sóng điện từ của mục tiêu.

26. 9
Hình 1.1. Thành phần điện và từ của trường điện từ
tại sát mặt phân cách giữa hai môi trường.
Hình 1.2. Trường điện bằng không tại bề mặt và đạt cực đại tại một phần tư
bước sóng trên một lớp vật dẫn, trong khi trường từ đạt cực đại tại bề mặt.
Các ứng dụng của sóng điện từ đang ngày càng được mở rộng từ dải bước sóng
từ vài centimet đến vài mét. Cùng với sự phát triển của công nghệ, các ứng dụng trong
dải tần số cao và bước sóng ngắn càng trở nên thuận lợi và do đó, mở ra nhiều tiềm năng
cho các ứng dụng sóng điện từ trong dải bước sóng milimet hay dải tần số GHz. Một
đặc điểm quan trọng của sóng điện từ đó là sự tương tác với nhau và kết quả làm xuất
hiện hiện tượng chồng chất sóng điện từ. Giao thoa của hai sóng điện từ có thể dẫn đến
sự tăng cường hay triệt tiêu lẫn nhau. Sự chồng chất sóng điện từ được ứng dụng trong
các kỹ thuật phát thanh truyền hình và thông tin liên lạc không dây [46]. Mặt khác, nhiễu
điện từ không mong muốn gây ra bởi sự tương tác lẫn nhau của các sóng điện từ cũng
đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng trong các ứng dụng thực tế. Tương tác của các
sóng điện từ truyền từ các nguồn khác nhau có thể gây ra sự suy giảm chất lượng cũng
như sự sai lệch thông tin trong truyền tải dữ liệu. Để khắc phục tình trạng này, việc sử
dụng các cấu trúc che chắn hoặc các vật liệu hấp thụ sóng điện từ là một giải pháp.
Trong phổ điện từ, vùng sóng vi ba được định nghĩa là sóng điện từ có tần số nằm
trong khoảng từ 300 MHz-300 GHz, tương ứng với bước sóng từ 1mm-1m. Các thiết bị
điện tử hay các hệ thống điện tử hoạt động tại vùng tần số cao thường cho hiệu suất và
độ chính xác cao hơn so với các thiết bị sử dụng kỹ thuật tần số thấp thông thường [121].
Hơn nữa, tần số cộng hưởng của rất nhiều các nguyên tử, phân tử và hạt nhân nằm trong
vùng tần số sóng vi ba. Điều này dẫn đến các ứng dụng tiềm năng của sóng vi ba trong
các lĩnh vực công nghệ kỹ thuật khác nhau như cảm biến từ xa, chuẩn đoán trong y học,

27. 10
nấu ăn hoặc chế biến thực phẩm. Mặt khác, sóng vi ba không bị uốn cong bởi tầng điện
ly, do đó trong các ứng dụng hàng không vũ trụ, thông tin liên lạc giữa các vệ tinh được
truyền tải bằng sóng điện từ. Tuy nhiên, trên thực tế để chế tạo, phân tích và thiết kế các
hệ thống sử dụng sóng vi ba kể trên là một thách thức không nhỏ do các ứng dụng sóng
ngắn đòi hỏi các thiết bị điện tử phải có kích thước nhỏ hơn.
Bảng 1.1. Các dải tần số sóng vi ba và ứng dụng tương ứng [75].
Tên dải Tần số Ứng dụng điển hình
UHF 300-1000 MHz - Hệ thống giám sát tầm rất xa
L 1-2 GHz - Hệ thống giám sát tầm xa
S 2-4 GHz
- Kiểm soát lưu lượng thiết bị đầu cuối
- Hệ thống giám sát tầm trung
C 4-8 GHz
- Hệ thống theo dõi tầm xa
- Radar dự báo thời tiết
X 8-12 GHz
- Hệ thống theo dõi tầm ngắn
- Điều khiển tên lửa
- Lập bản đồ, hệ thống radar hàng hải
- Rào chắn trên không
Ku 12-18 GHz - Đo độ cao vệ tinh
K 18-27 GHz - Ít được sử dụng (Hấp thụ hơi nước)
Ka 27-40 GHz
- Lập bản đồ với độ phân giải rất cao
- Hệ thống giám sát sân bay
Milimet 40-100+ GHz - Thực nghiệm
Ngoài ra, sóng vi ba được sử dụng nhiều trong các ứng dụng hàng ngày như hệ
thống radar kiểm soát không lưu, radar theo dõi tên lửa, radar điểu khiển hỏa lực, radar
dự báo thời tiết, các mạng lưới truyền thông đường dài và thông tin liên lạc trong quân
sự. Tùy theo các ứng dụng đưa ra bởi tiêu chuẩn IEEE 521-2002, vùng tần số vi ba được
phân tách thành các dải tần số khác nhau và được biểu diễn trong bảng 1.
1.3. Sự tán xạ và phản xạ sóng điện từ bởi môi trường vật chất
Khi sóng điện từ chiếu tới vật thể, một phần sóng điện từ có thể bị hấp thụ tùy
thuộc vào tính chất của bề mặt vật thể. Phần còn lại có thể được phản xạ, nhiễu xạ và
thậm chí khúc xạ (gọi chung là hiện tượng tán xạ). Theo Knott [75], quá trình tán xạ
được định nghĩa là sự phân tán của sóng điện từ chiếu tới vật thể do sự tương tác với các
điện tử và ion trong vật liệu. Tùy thuộc vào mối liên hệ giữa tính chấ của vật thể và bước
sóng của bức xạ chiếu tới, có ba cơ chế tán xạ cơ bản là cơ chế tán xạ Rayleigh, cơ chế
tán xạ cộng hưởng và cơ chế tán xạ quang học. Trường tán xạ được xác định bởi các

28. 11
thông số đặc trưng như hệ số điện thẩm, từ thẩm, độ dẫn, kích thước, hình dạng của vật
liệu và tần số của sóng tới.
Ở tần số vô tuyến (3 kHz-300 GHz), kim loại được coi như một vật dẫn gần như
lý tưởng, chứa nhiều điện tử tự do dễ dao động để cộng hưởng với tần số của sóng tới
và tạo ra một trường điện từ mới (trường tán xạ) có cùng tần số và biên độ với trường
điện từ chiếu tới. Kim loại không những phản xạ gần như hoàn toàn các sóng trong vùng
tần số quang học mà còn phản xạ rất tốt những bức xạ vi ba. Nghĩa là, kim loại gần như
không làm tiêu hao năng lượng của sóng tới và do đó là loại vật liệu có khả năng tạo ra
trường tán xạ có cường độ lớn nhất. Trong trường hợp vật liệu không dẫn điện, chúng
không chứa các điện tử tự do nên không có sự phản xạ hoàn hảo tại tần số sóng vô tuyến.
Tuy nhiên, sự phản xạ với hiệu suất cao vẫn có thể xảy ra và hiện tượng cộng hưởng có
thể xuất hiện khi sóng điện từ tương tác với mômen spin hoặc mômen lưỡng cực điện
của các ion, nguyên tử tùy thuộc vào các tính chất của vật liệu (độ từ tẩm và độ điện
thẩm) tại các vùng tần số xác định. Đây chính là cơ sở cho các hiện tượng tổn hao từ và
tổn hao điện môi chủ yếu được khai thác trong các vật liệu hấp thụ sóng vi ba hiện nay.
Khả năng phản xạ các tín hiệu điện từ từ bề mặt của vật thể theo hướng của nguồn
thu được xác định bằng đại lượng thiết diện phản xạ hiệu dụng, σ, được định nghĩa là tỉ
số giữa mật độ công suất sóng phản xạ, Sr (W/m2
), trở lại từ bề mặt vật thể trong khoảng
cách r theo hướng sóng tới và mật độ công suất sóng ban đầu, St (W/m2
), bị chặn lại bởi
vật thể:
2
2 4
(m ) r
t
r S
S

  (1.11)
Thực tế, Sr = Pr/(4πr2
) với Pr là công suất sóng phản xạ, vì vậy phương trình
(1.11) có dạng:
2
(m ) r
t
P
S
  (1.12)
Với các tấm kim loại phẳng, dày và có diện tích bề mặt lớn, thiết diện phản xạ
theo hướng sóng tới thường khá lớn do tính chất phản xạ toàn phần của kim loại. Tuy
nhiên, nếu tấm kim loại này được phủ một lớp vật liệu hấp thụ gần như hoàn hảo, nó sẽ
tán xạ rất ít bức xạ điện từ và do đó thiết diện phản xạ có giá trị rất nhỏ mặc dù vật thể
có cùng diện tích bề mặt. Vì vậy, để giảm thiểu tối đa các ảnh hưởng của sóng điện từ,
các kỹ thuật khử phản xạ được nghiên cứu và đưa ra theo hướng tiếp cận dần đến các
ứng dụng trong thực tế [178].
1.3.1. Khử phản xạ bằng cấu trúc hình dạng
Kỹ thuật khử phản xạ bằng cấu trúc hình dạng dựa theo nguyên tắc sóng điện từ
bị phản xạ tại mặt tiếp xúc giữa hai môi trường có trở kháng khác nhau (Z0  Z). Việc

29. 12
giảm sự khác biệt trở kháng tại mặt tiếp xúc giữa hai môi trường (môi trường truyền
sóng và môi trường vật liệu) sẽ làm giảm hiện tượng phản xạ này. Để tránh sự thay đổi
đột ngột của trở kháng tại mặt phân cách, ta có thể sử dụng cấu trúc đa lớp được tạo
thành bằng cách ghép các lớp chống phản xạ có các giá trị trở kháng Z khác nhau hoặc
tạo ra các bề mặt có cấu trúc gồm các hình kim tự tháp. Ngoài ra, việc thiết kế các vật
thể gồm các mặt phẳng sao cho có thể lái các tia phản xạ không theo hướng của sóng tới
hoặc sóng tới có thể bị phản xạ nhiều lần trên các mặt phẳng của vật thể (cấu trúc dạng
kim tự tháp, cấu trúc có nhiều góc cạnh). Đây là kỹ thuật được sử dụng phổ biến nhất
hiện nay trong các phòng tối và phòng chống nhiễu điện từ.
Hình 1.3. Cấu trúc đa lớp và cấu trúc dạng kim tự tháp.
1.3.2. Kỹ thuật khử phản xạ chủ động
Trong kỹ thuật khử phản xạ chủ động, ta sử dụng máy phát sóng điện từ cao tần
(làm bằng các vật liệu áp điện đặc biệt, ví dụ như thạch anh, khi đặt trong một điện
trường ngoài chúng sẽ dao động cơ học ở tần số cao) gắn trên bề mặt vật thể, phát ra
sóng có tần số bằng tần số sóng chiếu tới nhưng ngược pha với sóng tới. Tuy nhiên,
phương pháp này rất khó thực hiện và gần như không khả thi.
1.3.3. Kỹ thuật khử phản xạ bị động
Giống như trong quang học, ánh sáng chỉ phản xạ tại mặt phân cách giữa hai môi
trường có chiết suất khác nhau, sóng điện từ bị phản xạ tại mặt phân cách giữa hai môi
trường có trở kháng khác nhau và các thông số của sóng điện từ có thể thu được bằng
cách giải phương trình Maxwell với điều kiện biên tại bề mặt phân cách giữa hai môi
trường không khí và vật liệu. Để thu được các điều kiện phản xạ tối thiểu tại đây, trước
tiên chúng ta xuất phát từ biểu thức xác định hệ số phản xạ tại mặt phân cách có dạng:
Γ =
𝑍−𝑍0
𝑍+𝑍0
(1.13)
Trong đó, Z0, Z lần lượt là trở kháng của môi trường truyền sóng và trở kháng
của vật liệu.

30. 13
𝑍0 =
|𝐸⃗ |
|𝐻⃗⃗ |
= √
𝜇0
𝜀0
≈ 377Ω (1.14)
𝑍 = 𝑍0√
𝜇 𝑟
𝜀 𝑟
(1.15)
Với 𝐸⃗ , 𝐻⃗⃗ là các véc-tơ điện trường và từ trường; ε0, μ0 là hằng số điện môi và độ
từ thẩm của không gian tự do (ε0 = 8,85×10-12
F/m; µ0 = 4π×10-7
H/m); 𝜀 𝑟 =
𝜀′−𝑖𝜀"
𝜀0
và
𝜇 𝑟 =
𝜇′−𝑖𝜇"
𝜇0
là độ từ thẩm tương đối phức và độ điện thẩm tương đối phức.
Từ công thức (1.13), hệ số phản xạ sẽ giảm về không, tức là sẽ không có phản xạ
sóng điện từ tại bề mặt vật thể, khi sử dụng các vật liệu có cùng trở kháng với môi trường
truyền sóng (thường là môi trường không khí ), Z = Z0  377Ω. Điều kiện này cũng có
thể đạt được bằng phương pháp phối hợp trở kháng đơn lớp khi vật liệu có r = µr. Sóng
phản xạ cũng sẽ bị triệt tiêu khi độ dày lớp phủ che chắn sóng điện từ thỏa mãn điều
kiện (2 1)
4 r r
d n

 
  làm cho sóng phản xạ từ hai mặt của lớp vật liệu ngược pha và
triệt tiêu lẫn nhau.
1.3.4. Kỹ thuật khử phản xạ bằng vật liệu hấp thụ
Nguyên tắc chung của kỹ thuật này là hấp thụ và chuyển hóa năng lượng sóng
điện từ thành năng lượng nhiệt thông qua các cơ chế tổn hao.
Các vật liệu có thể hấp thụ sóng điện từ theo nhiều cơ chế khác nhau nhưng trong
thực tế vật liệu hấp thụ sóng điện từ nói chung, vật liệu hấp thụ sóng viba và sóng radar
nói riêng chỉ được cấu thành từ ba vật liệu cơ bản đó là vật liệu dẫn, vật liệu điện môi
và vật liệu từ tính. Các cơ chế hấp thụ sóng điện từ của vật liệu trình bày trên cơ sở các
cơ chế hấp thụ xảy ra trong ba loại vật liệu trên được chúng tôi giới thiệu cụ thể trong
phần dưới đây.
1.4. Các cơ chế hấp thụ sóng điện từ trong vùng tần số vi ba
Ngoài việc thiết kế các vật thể có hình dạng, cấu trúc phù hợp để thu được một
giá trị thiết diện phản xạ hiệu dụng thấp, việc sử dụng vật liệu hấp thụ sóng điện từ có
thể làm giảm mạnh hơn nữa các tín hiệu phản xạ trong một dải tần số xác định. Sự suy
giảm các tín hiệu phản xạ từ vật thể có thể đạt được theo hai cách: (1) hấp thụ và (2) tự
triệt tiêu. Trong khi các màn chắn sóng, còn được gọi là tấm hấp thụ cộng hưởng, làm
suy giảm thiết diện phản xạ theo cách tạo ra các tia phản xạ ngược pha và tự triệt tiêu
lẫn nhau, thì hấp thụ là quá trình chuyển hóa năng lượng sóng chiếu tới vật liệu thành
năng lượng nhiệt. Các vật liệu hấp thụ này thường có các tham số đặc trưng là các thành
phần phức của độ từ thẩm (𝜇 = 𝜇′
− 𝑗𝜇"
= 𝜇0( 𝜇 𝑟
′
− 𝑗𝜇 𝑟
" )) và hằng số điện môi (𝜀 =

31. 14
𝜀′
− 𝑗𝜀"
= 𝜀0( 𝜀 𝑟
′
− 𝑗𝜀 𝑟
")), trong đó thành phần thực đại diện cho sự lưu trữ năng lượng,
còn thành phần ảo thể hiện cho phần năng lượng tổn hao.
Tại vùng tần số sóng vi ba (0,3-300 GHz), năng lượng sóng chiếu tới có thể được
truyền cho các phân tử vật chất, gây ra tổn hao xoáy trong các vật dẫn, tổn hao điện môi
do sự dao động của các lưỡng cực phân tử, hay tổn hao từ do sự từ hóa của mô-men từ
của vật liệu. Phần năng lượng tổn hao trong vật liệu được xác định từ phần ảo của độ từ
thẩm và độ điện thẩm, được gọi là tổn hao điện – từ (loss tangents):
tan 𝛿𝜀 = 𝜀"
𝜀′⁄
tan 𝛿 𝜇 =
𝜇"
𝜇′⁄ (1.16)
Trên thực tế, các vật liệu có thể hấp thụ sóng vi ba theo nhiều cơ chế khác nhau
tùy thuộc vào đặc tính của từng loại. Theo các phương trình Maxwell, một từ trường
biến thiên sẽ sinh ra một điện trường biến thiên và ngược lại. Do đó, một sự hấp thụ hiệu
quả đạt được khi cả hai thành phần năng lượng trường điện và năng lượng trường từ của
sóng tới được hấp thụ đồng thời, tức là khả năng hấp thụ sóng điện từ của vật liệu sẽ
được cải thiện bằng việc điều chỉnh các tính chất điện, từ của vật liệu một cách phù hợp.
Cơ chế tổn hao điện môi: gây ra do sự phân cực tần số cao của các dipole lưỡng
cực điện. Khi đó, năng lượng sóng điện từ được hấp thụ và chuyển hóa thành nhiệt. Hiện
tượng này được gọi là đốt nóng điện môi (dielectric heating) và là nguyên tắc hoạt động
của lò vi sóng.
Cơ chế tổn hao từ: xảy ra khá tương tự như cơ chế tổn hao điện môi, khi một vật
liệu từ được đặt trong môi trường sóng vi ba, các mô-men spin bị phân cực ở tần số cao
gây tổn hao và sinh nhiệt. Hiện tượng này còn được gọi là hiện tượng đốt nóng từ
(magnetic heating).
Cơ chế tổn hao xoáy (tổn hao dòng Foucault): là cơ chế hấp thụ cơ bản xảy ra
trong các vật liệu dẫn điện. Trong đó, điện trở của vật dẫn chính là yếu tố tổn hao và
chuyển đổi năng lượng của dòng Foucault thành nhiệt năng.
Với cả hai vật liệu từ và vật liệu điện môi, hiện tượng cộng hưởng sẽ xảy ra khi
sóng điện từ có tần số f = f0 ~ 1/τ0 (τ0 là thời gian hồi phục vi mô, thời gian cần thiết cho
việc đảo chiều của vector phân cực) và tại đó hấp thụ sẽ đạt cực đại. Điều này có nghĩa
rằng, để đạt được hiệu suất hấp thụ cao nhất, vật liệu cần phải được chế tạo sao cho hiệu
ứng cộng hưởng phải xảy ra trong vùng tần số quan tâm.
1.4.1. Cơ chế tổn hao trong các chất dẫn điện
Tổn hao xoáy do sự xuất hiện của dòng cảm ứng Foucault khi có sóng điện từ lan
truyền trong một vật dẫn là cơ chế hấp thụ cơ bản của các vật liệu dẫn điện. Điện trở của
vật dẫn chính là yếu tố tổn hao và chuyển đổi năng lượng của dòng Foucault thành nhiệt

32. 15
năng. Hiệu ứng này được ứng dụng làm các bếp nấu cảm ứng (induction cooker).
Công suất tổn hao xoáy được xác định bởi biểu thức:
2 2 2 2
6
B d f
P
k D


 (1.17)
Trong đó, B là véc-tơ từ trường của sóng điện từ chiếu tới vật dẫn; d, k, ρ và D
lần lượt tương ứng là kích thước, tham số điều chỉnh hình dạng, điện trở suất và khối
lượng riêng của vật liệu dẫn.
Từ phương trình (1.17) ta thấy, trong các mẫu khối có độ dẫn điện cao và kích
thước lớn, tổn hao xoáy có cường độ khá lớn. Với các hệ hạt rời rạc, tổn hao xoáy tổng
cộng thường bé, nhưng hiệu suất tổn hao lại lớn hơn rất nhiều so với vật liệu khối. Đặc
biệt, khi kích thước các hạt rất bé hơn bước sóng λ của sóng tới và bé hơn độ thấm sâu
Skin, thành phần sóng phản xạ gây bởi hệ hạt bé có cường độ rất yếu tương ứng với một
khả năng hấp thụ mạnh của vật liệu. Các MAM/RAM hấp thụ sóng điện từ trên cơ sở
tổn hao xoáy thường là các hệ hạt nano kim loại hoặc carbon có độ dẫn điện cao được
trộn đều trong chất mang như polymer, silicon, cao su, sợi vải, … Trong các lớp
MAM/RAM này, khả năng hấp thụ do tổn hao tán xạ được tăng cường do sóng điện từ
bị phản xạ qua lại nhiều lần giữa các hạt dẫn điện. Hơn nữa, các hạt nano kim loại có
thể hình thành nên vô số các vi tụ điện trong lòng vật liệu, vì thế nâng cao hằng số điện
môi (đây thực chất là một chất điện môi nhân tạo) và cải thiện đáng kể khả năng hấp thụ
của vật liệu thông qua các cơ chế hấp thụ khác nhau.
1.4.2. Cơ chế tổn hao điện môi
Vật liệu điện môi được định nghĩa là vật liệu cách điện, có khả năng phân cực
điện khi đặt trong điện trường ngoài [22]. Quá trình quay của các lưỡng cực điện làm
cho các nguyên tử và ion dao động, gây tổn hao và sinh nhiệt. Nhiệt lượng tổng cộng
sinh ra liên quan trực tiếp đến tính chất liên kết của các nguyên tử, phân tử và tần số của
trường điện từ.
Một trong những thông số quan trọng của chất điện môi là thời gian hồi phục ( 𝜏)
của các lưỡng cực điện. Trong các chất điện môi đồng nhất, thời gian hồi phục bao gồm
thời gian định hướng của các lưỡng cực điện và thời gian đảo hướng theo sự thay đổi
cực của điện trường. Hằng số điện môi sẽ đạt tới giới hạn khi tần số tăng dần và gần như
không thay đổi do sự đóng băng của các lưỡng cực điện ở vùng tần số rất cao. Chính vì
vậy, hiệu ứng tổn hao và đốt nóng điện môi không xảy ra trong vùng tần số này. Phần
thực của hằng số điện môi phức (𝜀 𝑟
′
) đặc trưng cho khả năng lưu trữ năng lượng, phần
ảo ( 𝑟
"
) đại diện cho thành phần tổn hao và tổn hao điện môi (tanε) được xác định bằng
tỉ số 𝜀′′
/𝜀′, cho biết cho biết công suất tổn hao của năng lượng lưu trữ. Sự thay đổi của
hằng số điện môi phức theo tần số trường điện từ đặt vào được chỉ ra trong hình 1.4.

33. 16
Hình 1.4. Sự phụ thuộc tần số của hằng
số điện môi [28].
Hình 1.5. Phổ hồi phục Debye cho một
chất điện môi lý tưởng [28].
Mặt khác, sự phụ thuộc của hằng số điện môi vào tần số của các lưỡng cực điện
lý tưởng cũng được mô tả sử dụng mô hình hồi phục Debye (hình 1.5). Theo đó, sự quay
của các lưỡng cực điện dẫn đến một sự biến đổi của cả hai giá trị phần thực 𝜀 𝑟
′
và phần
ảo 𝜀 𝑟
"
tại tần số hồi phục fc, đại lượng được xác định từ mối liên hệ vơí tần số hồi phục
τ: fc = 1/(2πτ). Trong vùng tần số f < fc, thành phần tổn hao 𝜀 𝑟
"
tỉ lệ thuận với tần số. Khi
tần số tăng, 𝜀 𝑟
"
tiếp tục tăng nhưng thành phần 𝜀 𝑟
′
bắt đầu giảm do sự lệch hướng giữa
véc-tơ phân cực lưỡng cực và điện trường ngoài. Tại tần số f > fc, sự dao động của
trường điện là quá nhanh, vì vậy cả hai thành phần của hằng số điện môi phức đều giảm
do các lưỡng cực điện không thể định hướng kịp theo hướng điện trường đặt vào.
Tổn hao điện môi bao gồm tổn hao hồi phục điện môi và tổn hao cộng hưởng
[75]. Trong đó, tổn hao hồi phục điện môi liên quan đến phần năng lượng điện trường
chuyển thành năng lượng cơ học thông qua sự chuyển động của lưỡng cực và đạt tới
giới hạn khi tần số tăng. Thời gian cần thiết cho sự dịch chuyển điện tử là rất ngắn so
với sự quay lưỡng cực và sự phân cực do nhiệt. Tổn hao cộng hưởng liên quan đến phần
năng lượng điện trường chuyển thành năng lượng nhiệt và xảy ra khi tần số sóng điện
từ chiếu tới bằng tần số dao động của các nguyên tử, ion, hoặc các điện tử.
Công suất hấp thụ sóng điện từ của một chất điện môi được tính theo công thức:
   " 2 2
0 02 2 tanrP f fE fE f      (1.18)
Với "
 là phần ảo của độ điện thẩm phức của vật liệu, 0 là độ điện thẩm của
môi trường. f và E là tần số và cường độ điện trường của sóng tới, εr là độ điện thẩm
tương đối của môi trường và tan  f là hệ số tổn hao phụ thuộc vào tần số.
1.4.3. Cơ chế tổn hao từ
Sóng điện từ bao gồm hai thành phần trường điện và trường từ, trong đó trường
điện tương tác với các mô-men lưỡng cực điện và các điện tử, còn trường từ tương tác
Lưỡng cực và các hiện tượng hồi phục liên quan
Nguyên tử
Điện tử
Tần số (Hz)

34. 17
với các mô-men từ của vật liệu. Tương tự như cơ chế tổn hao điện môi, hiện tượng tổn
hao từ trong các vật liệu từ là do sự phân cực tần số cao của các lưỡng cực từ và tại mỗi
vùng tần số khác nhau, quá trình tổn hao từ xảy ra theo các cơ chế khác nhau. Khi tác
dụng một từ trường ngoài vào vật liệu từ, mômen từ có xu hướng quay và định hướng
theo từ trường ngoài. Sự quay của các lưỡng cực từ là nguồn gốc của tổn hao từ.
Đối với trường hợp trường từ biến thiên, độ từ thẩm được biểu diễn bởi sự phụ
thuộc tần số của đại lượng phức giống như hằng số điện môi:
 ' " ' "
0 r rj j         (1.19)
Trong quá trình từ hóa, phần thực (μ’
) của độ từ thẩm phức đặc trưng cho khả
năng lưu trữ năng lượng từ hóa, còn phần ảo (μ”
) là thành phần tổn hao từ. Sự phụ thuộc
tần số của phần thực và phần ảo của độ từ thẩm phức cho một chất sắt từ tiêu biểu trong
vùng tần số sóng vi ba được trình bày trong hình 1.6. Tại các vùng tần số khác nhau, sự
biến đổi của phần thực và phần ảo là khác nhau. Trong vùng tần số thấp, độ từ thẩm hầu
như không thay đổi khi f < 104
Hz và thay đổi rất chậm trong vùng tần số từ 104
-106
Hz.
Tuy nhiên, khi tần số tiếp tục tăng từ 106
-108
Hz, thành phần μ’
giảm mạnh và μ”
tăng
nhanh. Đặc biệt, trong vùng sóng siêu cao tần (108
Hz < f < 1010
Hz), hiện tượng cộng
hưởng sắt từ có thể xảy ra tương ứng với một giá trị cực đại tại đỉnh cộng hưởng của
thành phần tổn hao từ μ’
. Cần lưu ý thêm rằng, sự biến đổi tính chất của vật liệu từ trong
vùng tần số f > 1010
Hz, hiện nay, vẫn chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ.
Hình 1.6. Sự phụ thuộc tần số của các thành phần
độ từ thẩm phức của vật liệu sắt từ [75].
Hiện tượng cộng hưởng sắt từ được quan sát tại vùng tần số GHz trong các vật
liệu sắt từ hoặc ferrite từ có thể được sử dụng như một hiệu ứng hấp thụ năng lượng
sóng điện từ trong trong các ứng dụng che chắn và chống nhiễu điện từ (ElectroMagnetic
Interference - EMI) [47, 49]. Một chất sắt từ (hay ferrite từ) có khả năng hấp thụ và
chuyển hóa sóng điện từ thành năng lượng nhiệt theo các cơ chế khác nhau. Tùy thuộc
vào bản chất của vật liệu và vùng tần số của sóng điện từ mà cơ chế hấp thụ nào sẽ trở
nên trội hơn. Trong trường hợp các hệ hạt nano từ, sự hấp thụ sóng điện từ và giải phóng
nhiệt năng có thể xảy ra theo các cơ chế cơ bản sau:

35. 18
Cơ chế tổn hao từ trễ:
Năng lượng tổn hao từ trễ gây bởi sự quay của các lưỡng cực từ và sự dịch chuyển
của các đô-men từ được ước tính từ diện tích của loop từ trễ theo phương trình:
𝑊 = ∫ 𝐵⃗ 𝑑𝐻⃗⃗ (1.20)
Công suất tổn hao từ trễ của một vật liệu từ khi có sóng điện từ xoay chiều với
tần số kích thích f chiếu tới được xác định bởi biểu thức:
𝑃 = 𝑓 ∫ 𝐵⃗ 𝑑𝐻⃗⃗ (1.21)
Tuy nhiên, trong từ trường thấp (H << HC), tổn hao từ trễ thường rất bé và gần
như bằng không khi hệ hạt trong trạng thái siêu thuận từ.
Cơ chế tổn hao do hiện tượng cộng hưởng sắt từ:
Cộng hưởng sắt từ (hay còn gọi là cộng hưởng tự nhiên) xảy ra khi tần số sóng
kích thích bằng tần số của mô-men spin dao động quanh trục dị hướng, với tần số cộng
hưởng là một hàm tỷ lệ thuận với trường dị hướng (HA) theo biểu thức sau:
01
2 2
FMR A
e
f g H
m


 (1.22)
Trong đó, g ≈ 2 là hệ số hồi chuyển từ cơ; e và m là điện tích và khối lượng của
điện tử.
Với cơ chế tổn hao này, trở ngại lớn nhất là điều kiện giới hạn Snoek:
3
S
FMR
M
f



 ; 0
2
e
g
m

  (1.23)
Theo đó, độ lớn của độ từ thẩm, tham số quyết định mức độ tổn hao bị hạn chế
bởi giá trị từ độ bão hòa MS tại một tần số cộng hưởng fFMR cố định. Hiện tượng cộng
hưởng sắt từ được quan sát thấy trong vùng tần số vi ba, vì vậy hầu hết các tác giả đều
cho rằng đây là cơ chế hấp thụ chính trong các MAM/RAM nền sắt từ.
Cơ chế tổn hao hồi phục:
Tổn hao hồi phục gây ra do sự quay mô-men từ của các hạt nano chống lại năng
lượng dị hướng từ Ku×V (Ku là hằng số dị hướng từ, V là thể tích hạt nano). Công suất
tổn hao trong trường hợp này được xác định bởi biểu thức:
   " 2
0,P f H f H f  (1.24)
Trong đó,    " 2 2
0 / 1N Nf f f     là phần ảo của độ cảm từ xoay chiều;
 2
0 0 /S BM V k T  ; và τN là thời gian hồi phục của hệ hạt nano được xác định từ định
luật Neel  0 exp /N u BK V k T     . Trường hợp hệ hạt nano được đặt trong môi trường
chất lỏng, do sự có mặt của hồi phục Brown với thời gian hồi phục τB, thời gian hồi phục
Neel sẽ được thay bằng thời gian hồi phục hiệu dụng  /eff N B N B      .
Ở điều kiện nhiệt độ phòng, hằng số dị hướng từ Ku thường là nhỏ và với các hệ

36. 19
hạt nano có kích thước bé, năng lượng dao động nhiệt (kBT) có thể có giá trị lớn hơn rất
nhiều so với năng lượng dị hướng từ (KuV). Khi đó τN  τ0 và sẽ nằm trong vùng ~10-9
-
10-10
s. Mặt khác, do hiện tượng cộng hưởng từ, cực đại hấp thụ sẽ xảy ra tại tần số f =
1/τN nằm trong vùng tần số GHz. Đây là điều kiện lý tưởng để vật liệu từ có hấp thụ
cộng hưởng trong vùng tần số vi ba. Ngoài ra, do thời gian hồi phục Neel phụ thuộc vào
hằng số dị hướng từ, thể tích hạt hay tương tác giữa các hạt, vì vậy chúng ta có thể khống
chế và mở rộng vùng tần số cộng hưởng thông qua việc điều chỉnh các tham số vật liệu
như nồng độ và kích thước của các hạt từ. Công suất tổn hao hồi phục cũng có thể được
tăng cường trong các vật liệu có độ từ thẩm ban đầu µi và từ độ bão hòa Ms cao.
1.5. Một số cấu trúc và vật liệu hấp thụ sóng vi ba
Trong giai đoạn đầu của quá trình hình thành và phát triển, các ứng dụng của vật
liệu hấp thụ sóng điện từ chủ yếu tập trung vào việc làm suy giảm thiết diện phản xạ
hiệu dụng sóng radar cho mục đích quân sự [108]. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển
nhanh chóng của khoa học công nghệ trong những năm tiếp theo, các ứng dụng hàng
ngày sử dụng bức xạ điện từ trở nên phổ biến dẫn đến nhu cầu cấp bách cần nghiên cứu
và phát triển các vật liệu hấp thụ dải rộng sóng điện từ. Mục tiêu trong thiết kế các
MAM/RAM là thu được các lớp hấp thụ (đơn lớp hoặc đa lớp) có độ dày nhỏ nhất có
thể, cho hệ số phản xạ thấp, hoạt động trong dải tần số rộng, dễ dàng trong sử dụng, chi
phí thấp, trọng lượng nhẹ và độ bền cao.
Hai khái niệm cơ bản cần được xem xét trong thiết kế các MAM/RAM [21] là
các điều kiện phù hợp trở kháng và phù hợp pha. Trong khi hiện tượng phù hợp trở
kháng có thể làm tăng khả năng hấp thụ, phù hợp pha chỉ đơn thuần làm giảm cường độ
sóng phản xạ. Khái niệm phù hợp pha được sử dụng trong thiết kế các lớp hấp thụ cộng
hưởng. Mặc dù các MAM/RAM cộng hưởng thường được thiết kế có độ dày mỏng hơn,
nhưng khả năng hấp thụ hiệu quả của chúng chỉ đạt được tại một tần số xác định hoặc
một khoảng tần số rất hẹp. Sự hấp thụ điện từ sẽ giảm mạnh ở cả hai phía của tần số đặc
trưng này. Việc xem xét các mô hình lý thuyết cho phép ta đưa ra được dự đoán về các
hiệu ứng điện từ xảy ra trong các MAM/RAM.
Công nghệ nano ra đời mở ra một hướng phát triển mới cho các nghiên cứu về
vật liệu hấp thụ ứng dụng trong che chắn và chống nhiễu điện từ. Tính chất đặc biệt của
vật liệu nano được bắt nguồn từ kích thước rất nhỏ của chúng. Khi kích thước hạt giảm
xuống đến giới hạn nano, diện tích bề mặt tăng nhanh và đóng góp chủ yếu vào sự thay
đổi của các tính chất đặc trưng của vật liệu. Hơn nữa, các hạt nano có kích thước nhỏ
hơn rất nhiều so với bước sóng vi ba nên hiệu suất hấp thụ sóng vi ba lớn hơn nhiều so
với các loại vật liệu thông thường. Vật liệu nano còn có hoạt tính cao, dễ phân tán, vì
vậy thuận lợi hơn cho việc tạo thành các lớp hấp thụ nhẹ và mỏng. Các nghiên cứu về

37. 20
MAM dựa trên vật liệu nano tổ hợp cho thấy với các MAM có chứa đồng thời vật liệu
nano từ tính và vật liệu nano điện môi, hiệu suất hấp thụ sóng vi ba được tăng cường
đáng kể [26, 99]. Phần dưới đây trình bày các loại vật liệu hấp thụ sóng vi ba phổ biến
được mô tả dựa trên đặc trưng thiết kế và hiệu suất hoạt động của chúng.
1.5.1. Đa lớp điện môi hấp thụ sóng vi ba
Các mô tả về MAM được bắt đầu với với hai loại thiết kế cơ bản và lâu đời nhất
là màn chắn cộng hưởng Salisbury và các lớp hấp thụ Dallenbach. Sau đó, các vấn đề
thảo luận được mở rộng với các cấu trúc và vật liệu hấp thụ hiệu quả trong một dải tần
số rộng.
1.5.1.1. Cấu trúc hấp thụ dạng màn chắn cộng hưởng Salisbury
Màn chắn cộng hưởng Salisbury, lần đầu tiên được đưa ra năm 1952, gồm một
lớp vật liệu hấp thụ điện (được gọi là tấm trở kháng) đặt trước bề mặt kim loại ở khoảng
cách một phần tư bước sóng bởi một khe không khí (hình 1.7) [123]. Khe không khí có
thể được thay thế bằng vật liệu có hằng số điện môi cao hơn, một lớp vật liệu có cấu
trúc xốp hoặc một lớp vật liệu từ tính [26] nhằm thu hẹp độ dày của toàn bộ cấu trúc.
Theo lý thuyết đường truyền, ta có:
1 1 1 1
in s sZ R R
  

(1.25)
Hình 1.7. Cấu tạo của màn chắn Salisbury cổ điển và
mạch tương đương theo lý thuyết đường truyền [63].
Hệ số phản xạ sẽ bằng không nếu tấm trở kháng có Rs = 377 Ohm, tương ứng với
sự xuất hiện của hiệu ứng phù hợp trở kháng khi độ dài truyền sóng bằng một phần tư
bước sóng hoặc bằng ( 𝜆
4⁄ + 𝑛 𝜆
2⁄ ) với n = 0, 1, 2, ... Do đó, màn chắn cộng hưởng
Salisbury sẽ triệt tiêu hiệu quả nhất sóng điện từ chiếu đến.
Đối với trường hợp sóng vi ba chiếu đến bề mặt của cấu trúc dưới 1 góc xiên θ
nào đó, giá trị của hệ số phản xạ tương ứng với hai thành phần phân cực theo phương
vuông góc và song song được xác định bởi biểu thức [132]:

38. 21
|Γ⊥| = |Γ∥| ≃
1−𝑐𝑜𝑠𝜃
1+𝑐𝑜𝑠𝜃
(1.26)
Cấu trúc hấp thụ màn chắn cộng hưởng Salisbury được sử dụng dưới dạng vật
liệu che chắn sóng điện từ. Khả năng hấp thụ sóng vi ba của cấu trúc phụ thuộc nhiều
vào tính chất dẫn điện, cấu trúc hoặc thành phần của lớp vật liệu hấp thụ [134]. Trên cơ
sở này, W.S. Chin và cộng sự đã chế tạo thành công RAM dựa trên vật liệu tổ hợp
E/polyester/CNTs, hiệu suất hấp thụ đạt trên 90% cho mẫu có độ dày 2,93 mm. Khả
năng hấp thụ được cải thiện trong khi độ dày giảm đi đáng kể khi lớp phân cách ở giữa
được thay thế bằng vật liệu PU hoặc vật liệu nano carbon [31]. Nhóm nghiên cứu của
Elliot J. Riley (2016) đã thành công trong thiết kế cấu trúc màn chắn cộng hưởng
Salisbury trên cơ sở vật liệu tổ hợp từ sợi carbon một chiều [127].
1.5.1.2. Lớp hấp thụ Dallenbach
Lớp hấp thụ Dallenbach bao gồm một lớp hấp thụ đồng nhất đặt trên một đế kim
loại phẳng (hình 1.8). Tương tự như màn chắn cộng hưởng Salisbury, nguyên lý hoạt
động của lớp hấp thụ này là sự triệt tiêu lẫn nhau của hai sóng phản xạ từ hai mặt [157].
Hệ số phản xạ tại mặt trước được xác định:
0
0
in
in
Z Z
Z Z

 

1
1
1
tanh( )
tanh( )
load
in
load
Z jZ d
Z Z
Z jZ d





(1.27)
Với Z1 là trở kháng của lớp vật liệu, Zload là trở kháng của tấm kim loại phía sau,
d là độ dày của lớp hấp thụ đồng nhất và j   là hệ số truyền sóng phức. Trở
kháng Z1 có thể được tính từ biểu thức:
' "
1 ' "
j
Z
j
  
  

 

(1.28)
Hình 1.8. Lớp hấp thụ Dallenbach và mạch tương đương.