Mô phỏng số PTHH xác định hằng số điện môi của vật liệu composite với cốt là vi cầu thủy tinh rỗng nền Epoxy

  • Nguyễn Thị Hương Giang

    Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
  • Vũ Nguyên Thành

    Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
Email: nguyenthihuonggiang@utc.edu.vn
Từ khóa: Hằng số điện môi, vi cầu thủy tinh, vật liệu bọt thủy tinh

Tóm tắt

Vật liệu Composite có cốt liệu là vi cầu thủy tinh rỗng nền epoxy rất được quan tâm nghiên cứu trong thời gian gần đây do ngoài những ứng dụng làm vật liểu nổi của hàng hải, nó còn được ứng dụng làm vật liệu mật độ thấp trong điện tử. Bài báo nghiên cứu xây dựng mô hình số PTHH để tính toán hằng số điện môi của vật liệu Composite có cốt liệu là vi cầu thủy tinh rỗng đặt trong nền epoxy (vật liệu bọt thủy tinh), khi tỉ lệ thể tích vi cầu thủy tinh biến đổi từ 0 tới 60%, độ dày thành thủy tinh và bán kính ngoài thay đổi. Mô hình số xây dựng với vật liệu tuần hoàn có nhân tử tuần hoàn là lập phương đơn giản, lập phương tâm khối, lập phương tâm mặt với sự hỗ trợ của phần mềm có mã nguồn mở Cast3m. Trên nhân tuần hoàn, các điều kiện tuần hoàn cho cảm ứng điện trường và trường điện thế vi mô được thỏa mãn. Sau đó, áp dụng tính toán cho bốn dạng hạt của vi cầu thủy tinh là K1, K20, S38HS và S60HS sản xuất tại công ty 3M China. Kết quả số đạt được so sánh với kết quả của đường bao Hashin-Strikman, với kết quả theo công thức giải tích, kết quả thực nghiệm của các nghiên cứu trước để kiểm tra độ tin cậy. Kết quả của nghiên cứu này bổ sung thêm lý thuyết tính toán, dự báo hằng số điện môi hiệu dụng của vật liệu bọt thủy tinh

Tài liệu tham khảo

[1] P. Bunn, J. T. Mottram, Manufacture and compression properties of syntactic foams, Composites, 24 (1993) 565-571. https://doi.org/10.1016/0010-4361(93)90270-i
[2] N. Gupta, Kishore, E. Woldesenbet, S. Sankaran, Studies on compressive failure features in syntactic foam material, Journal of Materials Science, 36 (2001) 4484-4491. https://doi.org/10.1023/A:1017986820603
[3] L. Bardella, F. Genna, On the elastic behaviour of syntactic foams, International Journal of Solids and Structures, 38 (2001) 7235-7260. https://doi.org/10.1016/S0020-7683(00)00228-6
[4] C. S. Karthikeyan, S. Sankaran, Kishore, Elastic behaviour of plain and fibre-reinforced syntactic foams under compression, Materials Letters, 58 (2004) 995–999. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2003.08.012
[5] T. C. Lin, N. Gupta, A. Talalayev, Thermoanalytical characterization of epoxy matrix-glass microballoons syntactic foams, Journal of Materials Science, 44 (2009) 1520-1527. https://doi.org/10.1007/s10853-008-3074-3
[6] Y. Qiao, X. Wang, X. Zhang, Z. Xing, Thermal conductivity and compressive properties of hollow glass microsphere filled epoxy-matrix composites, Journal of Reinforced Plastic and Composites, 0 (2015), 1-9. https://doi.org/10.1177/0731684415592172
[7] B. Zhu, J. Ma, J. Wang, J. Wu, D. Peng, Thermal, dielectric and compressive properties of hollow glass microshere filled epoxy-matrix composites, Journal of Reinforced Plastic and Composites, 31 (2012) 1311-1326. https://doi.org/10.1177/0731684412452918
[8] M. Shahin, M. A. H. Abdallah, A. M. Zihlif, R. Farris, Dielectric properties of epoxy-glass microballoons composite, Journal of Polymer Materials, 12 (1995) 151-156.
[9] M. Shahin, M. A. H. Abdallah, A. M. Zihlif, Temperature dependence of electrical properties of epoxy-glass microballoon composite, Journal of Polymer Materials, 13 (1996) 253-257.
[10] S. J. Park, F. L. Jin, C. Lee, Preparation and physical properties of hollow glass microspheres-reiforced epoxy matrix resins, Materials Science and Engineering A, 402 (2005) 335-340. https://doi.org/10.1016/j.msea.2005.05.015
[11] S. M. Bleay, L. Humberstone, Mechanical and electrical assessment of hybrid composites containing hollow glass reinforcement, Composites Science and Technology, 59 (1999) 1321-1329. https://doi.org/10.1016/s0266-3538(98)00170-5
[12] N. Gupta, S. Priya, R. Islam, W. Ricci, Characterization of Mechanical and Electrical Properties of Epoxy-Glass Microballoon Syntactic Composites, Ferroelectrics, 345 (2006) 1–12. https://doi.org/10.1080/00150190601018002
[13] Nguyễn Thị Hương Giang, Công thức xấp xỉ xác định hệ số dẫn nhiệt của vật liệu composite với cốt là vi cầu thủy tinh rỗng nền epoxy, Tạp chí Giao thông Vận tải, 63 (2022) 93-96.
[14] Nguyễn Thị Hương Giang, Phương pháp số xác định hệ số dẫn ngang của vật liệu cốt sợi đồng phương, Tạp chí Giao thông Vận tải, 62 (2021) 26-28.
[15] Z. Hashin, S. A. Shtrikman, Variational approach to the theory of the effective magnetic permeability of multiphase materials, Journal of Applied Physics, 33 (1962) 3125-3131. https://doi.org/10.1063/1.1728579
[16] J. G. Berryman, Random close packing of hard spheres and disks, Physical Review A, 27 (1983) 1053. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.27.1053

Tải xuống

Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
10/08/2022
Nhận bài sửa
09/11/2022
Chấp nhận đăng
14/12/2022
Xuất bản
15/12/2022
Chuyên mục
Công trình khoa học