Fig 2 - uploaded by M.C. Rezende
Content may be subject to copyright.
Source publication
The efficiency of recently developed RAM (Radar Absorbing Materials) based on conducting polymers in sheet texture has been investigated by X-band (8 to 12 GHz) scattering measurements and, also by determination of their complex dielectric constant by a waveguide method. This paper presents the experimental methodology used to characterize RAM base...
Context in source publication
Context 1
... NRL (Naval Research Laboratory) arch free-space measurement method was chosen to validate the absorbing efficiency of the RAM. The NRL arch was widely used initially by the U.S. Navy for research testing purposes, and is a microwave measurement system that can measure the free space radar reflection coefficient. Basically, the NRL arch is a vertical semicircular framework, made of wood, as shown in Fig. 2, that allows a pair of horns to be positioned at a constant distance from the material under test [8]. On the NRL arch, an antenna is connected to a microwave transmitter and the other to a microwave receiver. Microwave energy is sent by the transmitting horn, reaches the material, is partially absorbed, and the rest is scattered towards the receiving horn. The four samples of RAM prepared for this work were submitted to NRL arch measurements and the upper curves are references from total reflection (metallic plates). Figures 3-6 show the RAM scattering measurements ...
Citations
... To ascertain the reliability of the measurement results of the designed sensor within its radiation range, a reflectance measurement experiment was conducted in the 2-22 GHz band, following the same procedure as in the previous experiment. At this point, to validate the effectiveness of the sensor and measurement method proposed in this paper, we compared our results with those obtained using the Arch Test method (regarded as the most commonly used and accurate laboratory method for material reflectivity measurement [27,28]). The comparative results are shown in figure 21. ...
This study presents a novel spot-focusing microwave sensor designed for on-site monitoring of absorbing materials and coatings, a critical process in assessing the performance of equipment in service. The sensor addresses the challenge of integrating miniaturization, wide bandwidth, and focused radiation-requirements that are typically at odds in microwave sensor design. The developed approach utilizing a multi-layer lens nesting structure to achieve narrow-beam radiation over an ultra-wideband (UWB) frequency range. Each layer of the lens system is engineered to concentrate beams within specific frequency bands, enabling consistent performance across a broad spectrum. In addition, we introduce a composite feeding structure characterized by exponential gradient slots that enhance UWB performance while minimizing cross-polarization effects. The sensor demonstrates exceptional capabilities, achieving over 8 dB of radiation gain and maintaining a voltage standing wave ratio (VSWR) under 2.5 within a 2-22 GHz frequency band. Its compact size (95 mm in diameter and 75 mm in height) does not compromise its ability to emit a Gaussian beam with a narrow radiation pattern of less than ±30°, simulating plane-wave characteristics essential for near-field on-site measuring. Accompanying the sensor is a novel on-site reflectivity measuring method that leverages time-domain gating technology to mitigate interference signal impact. Measurement results validate the sensor and method's precision, with an average error margin of 0.78 dB. This breakthrough in sensor design and methodology marks a significant advancement in the on-site evaluation of absorbing materials and coatings.
... Both antennas are places at a constant distance from the material under test which are placed on a table set in the semi-circular arch centre. The transmit antenna is connected to the signal generator, while the receive antenna is connected to the signal detector that is used to measure the excess microwave energy after the reflection [15], [16]. ...
The developments in communications technology bring changes in human life, and the positive aspects of these technological innovations make life more accessible. However, the use of communications technology at a certain frequency will produce radiation that could negatively affect human health. Thus, various studies have been performed to obtain a corresponding material to reduce the levels of exposure to the pollution of the electromagnetic wave signal. This study aims to build anti-microwave brick walls and analyze the absorption performance of the anti-microwave brick walls by using carbon biomass as an absorbing material. Carbon biomass is a physically defined product obtained in a highly controlled process to produce specifically engineered aggregates of carbon particles and in this project, carbon biomass was used as an absorbing material in brick production. The absorption performance of the anti-microwave brick walls was measured by using Naval Research Laboratory (NRL) arch free-space method, and the frequency range of 1GHz to 12GHz is used. The result shows that brick containing the highest percentage of carbon biomass produces the best absorption performance at a high-frequency band (4-8GHz), with maximum absorption of -29.53dB.
... This electrical property is considered as the key factor in the design process of many microwave devices such as filters, directional coupler, antennas etc. Material permittivity emerges from the separation or polarization of charges in atoms under the influence of external alternating electromagnetic field. There are numerous publications to report enhancement of dielectric constant by doping microscopic impurities in the host material through costly chemical processes [1][2][3][4][5][6]. However, recently it was reported by simulation that dielectric constant was increased by embedding metal inclusions in the host material [7][8][9][10][11]. ...
... Moreover, it is difficult to control the electrical properties of composites, such as their permittivity, permeability, and conductivity, by the addition of filler content [10]. On the other hand, conducting polymers are considered to be promising alternative materials for electromagnetic (EM) wave absorbers due to their various advantages over other traditional materials, e.g., their light weight, ease of production, controllable conductivity, good processability, and broadband radar absorption [11][12][13][14]. Truong [11] developed RAM by combining poly(pyrrole) powder with paint and rubber. ...
... Their study was the first case that revealed the electromagnetic absorbing characteristics through analysis and experiments by applying a conducting polymer to a large area. Franchitto [13] mixed poly(aniline) with rubber to develop a 3.0 mm thick RAM with −10 dB bandwidth at 9. 4-12.4 GHz within the Xband. ...
The purpose of this study is to prepare a resistive lossy material using conducting polymers for electromagnetic wave absorbers. This paper presents a conductive paste largely composed of poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) with a polyurethane binder. The various secondary compounds are added in small amounts to an aqueous blended solution in order to enhance the electrical and mechanical properties of the conductive thin film. The synthesized conductive paste is characterized through electrical, chemical, and morphological analyses. The electrical conductivity of the thin film is measured using a four-point probe and surface profiler. The chemical and morphological changes are studied in various experiments using a Raman microscope, X-ray photoelectron spectroscopy, a scanning electron microscope, and an atomic force microscope. In order to verify the applicability of the synthesized conductive paste, which is composed of 70 wt% PEDOT:PSS, 30 wt% polyurethane, and secondary additives (DMAE 0.4 wt%, A-187 0.5 wt%, DMSO 7 wt%, Dynol 604 0.1 wt%, PUR 40 2.5 wt%), the Salisbury screen absorber is fabricated and evaluated in the X-band. According to the results, the absorber resonates at 9.7 GHz, the reflection loss is −38.6 dB, and the 90% absorption bandwidth is 3.4 GHz (8.2 to 11.6 GHz). Through this experiment, the applicability of the PEDOT:PSS-based conductive paste is sufficiently verified and it is found that excellent radar-absorbing performance can be realized.
... Os MARE são baseados na combinação de compostos com características magnéticas e dielétricas particulares. Apesar de poucos trabalhos serem relatados na literatura sobre o uso de polímeros condutores em absorvedores de radiação eletromagnética muitos esforços têm sido realizados para a compreensão das propriedades elétricas e magnéticas em função da rota de síntese (química e eletroquímica), tipo de dopante (ácidos orgânicos e inorgânicos), nível de dopagem e pH do meio reacional31323334353637 . Yoshino et al [38] foram os primeiros autores a reportarem o uso de PCIs, o polipirrol, em aplicações eletromagnéticas. ...
Neste trabalho preparou-se tintas condutoras baseadas em blendas de poliuretano contendo polianilina em diferentes proporções. Estudou-se as influências do método de dopagem da polianilina (PAni) e do tempo de processamento da mistura no comportamento reológico da tinta. Verificou-se que a dopagem, com o ácido dodecilbenzeno sulfônico (DBSA), por processamento reativo (PAni-DBSA-pr) afetou, de maneira mais acentuada, a viscosidade da tinta devido, principalmente, ao excesso de ácido dopante presente nessa amostra. Esse efeito foi observado pelas análises reológicas devido às alterações nos valores de viscosidade complexa, controlando-se o tempo de repouso das misturas. Medidas espectrofotométricas na região do infravermelho foram realizadas para verificar a ocorrência de interações entre os componentes da mistura (o poliuretano e a polianilina), constatando-se que, possivelmente, não ocorreram ligações químicas, mas somente interações físicas. Observou-se também que, amostras contendo 15% (m/m) de PAni-DBSA-pr absorveram aproximadamente 48% da radiação eletromagnética incidente (8-12 GHz), indicando a viabilidade do uso desta tinta como material absorvedor de radiação.
... Apesar de poucos trabalhos serem relatados na literatura sobre o uso de polímeros condutores em absorvedores de radiação eletromagnética muitos esforços têm sido realizados para a compreensão das propriedades elétricas e magnéticas em função da rota de síntese (química e eletroquímica), tipo de dopante (ácidos orgânicos e inorgânicos), nível de dopagem e pH do meio reacional [31][32][33][34][35][36][37] . Yoshino et al [38] foram os primeiros autores a reportarem o uso de PCIs, o polipirrol, em aplicações eletromagnéticas. ...
Bu çalışma, nano boyutlu iletken dolgu malzemeleri kullanılarak hazırlanan Elastomer Esaslı Radar Soğurucu Malzemelerin (H-RGC), 0-360º arasında 3°'lik adımlar ile 6-17 GHz frekans bant aralığındaki Radar Kesit Alanı (RSA) azaltma verimliliği ve performansını karakterize etmek için karşılaştırmalı deneysel metodoloji sunmaktadır. Karşılaştırma kapsamında kullanılan referans malzeme (M-REM) askeri kara araçlarının (tank, kamyon, gemi vb.) radar kesit alanını azaltmak için tasarlanmış olup hali hazırda ticari olarak satılmaktadır. Çalışma kapsamında mükemmel geniş bant özellikleri sergileyen, her iki yönde yansıtıcı yüzey içeren 6 katmanlı, simetrik ve ince radar soğurucu malzeme tasarlanmış ve üretilmiştir. Karbon siyahı ve grafen nanoplatetler, sırasıyla yansıtıcı yüzey ve hibrit katmanı oluşturmak için gerekli kauçuk kompozit üretmek için kullanılmıştır. Her iki malzeme için yapılan ölçümlerde benzer sonuçlar elde edilmiş olup üretilen malzemenin gemi, askeri kara araçları gibi sistemlerde RSA azaltımında kullanılabileceğini görülmüştür. Sonuçlar, her iki malzeme tipinin de 20 dBsm değerinde bir azaltım sağlayabildiğini göstermiştir. M-REM için frekanstan bağımsız olarak en iyi RSA değerleri 24-72º arasında elde edilmişken, H-RGC için 21-72º aralığındadır. Her iki malzeme için frekans bant genişliği artıkça RSA değerlerinin de iyileştiği görülmüştür. M-REM için 12 GHz frekans da yapılan testlerde en düşük soğurma değeri 72° de, 42,6743 dBsm , H-RGC için ise 42,9219 dBsm olarak ölçülmüştür. Ticari olarak kullanılan ve geçerliliğini kanıtlamış M-REM'e alternatif olarak üretilen H-RGC malzemelerinin ölçüm sonuçları arasındaki benzerlik ve eşleşme, tasarımımızın geçerliliğini göstermiş ve ileri de yapılacak çalışmalar için umut verici sonuçlar elde edilmiştir.
Bu çalışma, nano boyutlu iletken dolgu malzemeleri kullanılarak hazırlanan elastomer esaslı radar soğurucu malzemelerin (H-RGC), 0-360º arasında 3°’lik adımlar ile 6-17 GHz frekans bant aralığındaki radar kesit alanı (RSA) azaltma verimliliği ve performansını karakterize etmek için karşılaştırmalı deneysel metodoloji sunmaktafdır. Karşılaştırma kapsamında kullanılan referans malzeme (M-REM) askeri kara araçlarının (tank, kamyon, gemi vb) radar kesit alanını azaltmak için tasarlanmış olup hali hazırda ticari olarak satılmaktadır. Mükemmel geniş bant özellikleri sergileyen, her iki yönde yansıtıcı yüzey içeren altı katmanlı, simetrik ve ince radar soğurucu malzeme tasarlanmış ve üretilmiştir. Karbon siyahı ve grafen nanoplateletler, sırasıyla yansıtıcı yüzey ve hibrit katmanı oluşturmak için gerekli kauçuk kompozit üretmek için kullanıldı. Her iki malzeme için yapılan ölçümlerde benzer sonuçlar elde edilmiş olup üretilen malzemenin gemi, askeri kara araçları gibi sistemlerde RSA azaltımında kullanılabileceğini görülmüştür. Sonuçlar, her iki malzeme tipinin de 20 dBsm değerinde bir azaltım sağlayabildiğini göstermiştir. M-REM için frekanstan bağımsız olarak en iyi RSA değerleri 24-72º ’ler arasında elde edilmişken, H-RGC için 21-72º aralığındadır. Her iki malzeme için frekans bant genişliği artıkça RSA değerlerinin de iyileştiği görülmüştür. M-REM için 12 GHz frekans da yapılan testlerde en düşük soğurma değeri 72° de, 42,6743 dBsm , H-RGC için en düşük soğurma değeri olarak 42,9219 dBsm ölçülmüştür. Ticari olarak kullanılan ve geçerliliğini kanıtlamış M-REM’e alternatif olarak ürettilen H-RGC malzemelerinin ölçüm sonuçları arasındaki benzerlik ve eşleşme, tasarımımızın geçerliliğini gösstermiş ve ileri de yapılacak çalışmalar için umut verici sonuçlar elde edilmiştir.
