ในการศึกษานี้ เทคโนโลยีการแกะสลักด้วยเลเซอร์พิโควินาทีด้วยรังสียูวีถูกนำมาใช้เพื่อสร้างโครงสร้างจุลภาคเป็นระยะๆ บนพื้นผิวของสารเคลือบไมโครเวฟแบบคอมโพสิตที่ดูดซับท่อนาโนคาร์บอน/ผงคาร์บอนิล (CNTs/CIP){0}} เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการดูดซับที่เสริมฤทธิ์กันของสารเคลือบที่ไม่ชอบน้ำเป็นพิเศษและประสิทธิภาพการดูดซับของไมโครเวฟ การแกะสลักด้วยเลเซอร์ของโครงสร้างจุลภาคแบบเรียงเป็นแนวทำให้มุมสัมผัสน้ำของสารเคลือบเพิ่มขึ้นจาก 71.5 องศาเป็น 151.2 องศา และส่งผลให้แบนด์วิธการดูดซับที่มีประสิทธิภาพ (EAB) อยู่ที่ 5.3 GHz ที่ความหนา 1.3 มม. นำเสนอกลยุทธ์ทางเทคนิคที่หลากหลายและมีประสิทธิภาพสำหรับการปรับปรุงการปรับตัวด้านสิ่งแวดล้อมของสารเคลือบที่ดูดซับด้วยไมโครเวฟ-
สารเคลือบดูดซับไมโครเวฟ-มีบทบาทสำคัญในการยับยั้งลายเซ็นเรดาร์ ต้านทานการรบกวนการสื่อสาร และบรรเทามลภาวะทางแม่เหล็กไฟฟ้า ทำให้สารเคลือบเหล่านี้นำไปใช้อย่างกว้างขวางในภาคการบินและอวกาศและการป้องกันประเทศ ความสามารถในการปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อมของการเคลือบเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อ-ความเสถียรในระยะยาวของประสิทธิภาพการดูดซับไมโครเวฟ- และกลายเป็นคอขวดสำคัญที่จำกัดการใช้งานทางวิศวกรรม การบรรลุความสมดุลระหว่างการดูดซับไมโครเวฟที่เหนือกว่าและการทนต่อสภาพอากาศยังคงเป็นความท้าทายที่สำคัญในภาคสนาม การวิจัยล่าสุดมุ่งเน้นไปที่การปรับ-สารดูดซับไมโครเวฟให้เข้ากับสภาพแวดล้อม-เป็นหลัก เช่น โดยการแทนที่สารเฟอร์โรแมกเนติกแบบดั้งเดิมบางส่วนด้วยวัสดุที่มีความคงตัวทางเคมีฟิสิกส์มากกว่า- หรือโดยการสร้างพื้นผิวที่ไม่ชอบน้ำเพื่อเพิ่มความทนทานต่อสภาพอากาศโดยรวมของสารเคลือบ อย่างไรก็ตาม วิธีการแบบเดิมๆ มักจะประสบปัญหาในการเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซับไมโครเวฟและการไม่ชอบน้ำไปพร้อมๆ กัน ขณะเดียวกันก็ประสบปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลที่ซับซ้อนและต้นทุนสูง เพื่อแก้ไขปัญหานี้ การศึกษาในปัจจุบันใช้การแกะสลักด้วยเลเซอร์พิโควินาทีด้วยรังสียูวีอย่างสร้างสรรค์เพื่อสร้างโครงสร้างจุลภาคเป็นระยะๆ อย่างแม่นยำบนพื้นผิวของสารเคลือบไมโครเวฟคอมโพสิต CNTs/CIP- ที่ดูดซับ ดังนั้นจึงบรรลุผลการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานร่วมกันของทั้งประสิทธิภาพการดูดซับแบบซุปเปอร์ไฮโดรโฟบิซิตี้และ-
1. การแสดงคุณลักษณะของไมโครเวฟ-สารดูดซับและคุณสมบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้าของสารเคลือบคอมโพสิต
ในการศึกษานี้ ท่อนาโนคาร์บอนที่มีโครงสร้างต่างกัน (CNT) ที่มีสัณฐานวิทยาเป็นเกลียวถูกเตรียมจาก CO₂ โดยใช้วิธีเกลือหลอมเหลว- และใช้เพื่อแทนที่ผงเหล็กคาร์บอนิล (CIP) บางส่วนในการผลิตสารเคลือบไมโครเวฟแบบคอมโพสิต- การรวมตัวของ CNT ไม่เพียงแต่ลดปริมาณสารตัวเติมเท่านั้น แต่ยังรักษาความสามารถในการสูญเสียสนามแม่เหล็กอันเนื่องมาจากความเป็นแม่เหล็กโดยธรรมชาติของท่อนาโน นอกจากนี้ การก่อตัวของเครือข่ายนำไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง โพลาไรเซชันระหว่างผิวหน้าจำนวนมาก และการกระเจิงของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหลายจุดที่เกิดจากโครงสร้างขดลวดได้ปรับคุณสมบัติไดอิเล็กตริกโดยรวมให้เหมาะสมที่สุด จึงช่วยบรรเทาปัญหาความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์ซึ่งมักเกิดจากค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงของ CIP บริสุทธิ์ การวัดพารามิเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้าแสดงให้เห็นว่าการเคลือบคอมโพสิต CNTs/CIP แสดงคุณสมบัติไดอิเล็กตริกและแม่เหล็กที่สมดุล ช่วยให้การจับคู่อิมพีแดนซ์มีประสิทธิผลและการลดทอนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่ความหนา 1.3 มม. การเคลือบได้แบนด์วิธการดูดซับที่มีประสิทธิภาพ (EAB) ที่ 4.12 GHz และการสูญเสียการสะท้อนขั้นต่ำ (RLₘᵢₙ) ที่ −15.1 dB ซึ่งแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพการดูดซับไมโครเวฟที่ยอดเยี่ยม
2. การออกแบบการจำลองแม่เหล็กไฟฟ้าของโครงสร้างจุลภาค
เพื่อตรวจสอบอิทธิพลของโครงสร้างจุลภาคต่อประสิทธิภาพการเคลือบ การศึกษานี้ใช้ซอฟต์แวร์ CST Studio Suite เพื่อทำการจำลองแม่เหล็กไฟฟ้าบนโครงสร้างจุลภาคแบบคาบ 2 ประเภท ได้แก่ แบบเรียงเป็นแนวและรวงผึ้ง ผลลัพธ์บ่งชี้ว่าความลึกของการกัดส่งผลต่อการสะท้อนแสงของการเคลือบอย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่ขนาดด้านข้างของโครงสร้างจุลภาค (เช่น รัศมีของเสาและระยะห่าง) มีผลกระทบค่อนข้างน้อยต่อประสิทธิภาพการดูดซับคลื่น- เนื่องจากขนาดโครงสร้างจุลภาคมีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความถี่ 2–18 GHz มาก ช่วยป้องกันการก่อตัวของผลกระทบจากการรบกวนที่รุนแรง ผลการจำลองแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มความลึกของการแกะสลักจะเปลี่ยนทั้งค่าสูงสุดของการดูดซับและแบนด์วิธการดูดกลืนแสงที่มีประสิทธิภาพ (EAB) ไปสู่ความถี่ที่สูงขึ้นโดยไม่เปลี่ยนแปลงแบนด์วิดท์อย่างมีนัยสำคัญ การค้นพบนี้ให้แนวทางที่สำคัญในการปรับพารามิเตอร์กระบวนการกัดกรดในทางปฏิบัติให้เหมาะสม: ด้วยการควบคุมความลึกของการกัดอย่างเหมาะสม จึงเป็นไปได้ที่จะได้คุณสมบัติซุปเปอร์ไฮโดรโฟบิก ขณะเดียวกันก็รักษาประสิทธิภาพการดูดซับคลื่น-ที่ยอดเยี่ยมดั้งเดิมของสารเคลือบไว้
3. ผลของการแกะสลักด้วยเลเซอร์ต่อคุณสมบัติที่ไม่ชอบน้ำและไมโครเวฟ-คุณสมบัติการดูดซับของสารเคลือบ
เสาหลักเป็นระยะ-เหมือนและรังผึ้ง-เหมือนโครงสร้างจุลภาคถูกประดิษฐ์ขึ้นอย่างแม่นยำบนพื้นผิวเคลือบโดยใช้เครื่องทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์ UV พิโควินาที การระบุลักษณะเฉพาะด้วยกล้องจุลทรรศน์ SEM และ 3 มิติยืนยันว่าการแกะสลักด้วยเลเซอร์สามารถสร้างโครงสร้างจุลภาคที่ออกแบบไว้ได้อย่างแม่นยำ ส่วนยื่นที่สลักไว้มีความสูงสม่ำเสมอ และโครงสร้างเป็นระยะยังคงไม่บุบสลาย การทดสอบความสามารถในการเปียกน้ำพบว่ามุมสัมผัสของน้ำของพื้นผิวเคลือบบริสุทธิ์อยู่ที่เพียง 71.5 องศา ในขณะที่มุมสัมผัสของน้ำบนพื้นผิวของตัวอย่าง A1 สูงถึง 151.2 องศาหลังจากโครงสร้างคล้ายเสาแกะสลักด้วยเลเซอร์- ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการไฮโดรโฟบิซิตี้ที่ดีเยี่ยม การวิเคราะห์พารามิเตอร์ทางโครงสร้างระบุว่าโครงสร้าง-คล้ายเสาให้คุณสมบัติกันน้ำได้ดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับโครงสร้างคล้ายรวงผึ้ง สถานะแคสซีที่เสถียร-และความสามารถในการไฮโดรโฟบิซิตี้ที่เชื่อถือได้-สามารถทำได้เมื่ออัตราส่วน d/c ต่ำกว่า 0.15 และความสูงลดลงภายในช่วง 100–180 ไมโครเมตร น่าสังเกตว่าผลกระทบของการกัดด้วยเลเซอร์ต่อประสิทธิภาพการดูดซับไมโครเวฟ-นั้นไม่มีนัยสำคัญเลย ยกเว้นตัวอย่าง B4 ซึ่งแสดงให้เห็นความเบี่ยงเบนอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากการ{-กัดกร่อนมากเกินไป ตัวอย่างอื่นๆ ทั้งหมดยังคงรักษาคุณสมบัติ-ดูดซับไมโครเวฟได้ดี แบนด์วิธการดูดกลืนแสงที่มีประสิทธิภาพ (EAB) ของตัวอย่าง A4 และ B4 สูงถึง 5.2 GHz และ 5.3 GHz ตามลำดับ ซึ่งมีประสิทธิภาพเหนือกว่าไมโครเวฟอื่นๆ ที่รายงานไว้-สารเคลือบดูดซับที่มีความหนาต่ำกว่า 1.5 มม. สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าการแกะสลักด้วยเลเซอร์ช่วยให้สามารถผลิตโครงสร้างจุลภาคที่ไม่ชอบน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพและแม่นยำ ขณะเดียวกันก็รักษาประสิทธิภาพการดูดซับไมโครเวฟ-ไว้
การศึกษานี้พัฒนากลยุทธ์ที่เรียบง่ายและควบคุมได้โดยใช้การแกะสลักด้วยเลเซอร์พิโควินาทีด้วยรังสียูวีเพื่อสร้างโครงสร้างจุลภาคเป็นระยะๆ บนพื้นผิวของสารเคลือบโพลียูรีเทนเสริม CNTs/CIP{0}} อย่างแม่นยำ ดังนั้นจึงบรรลุผลการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานร่วมกันของประสิทธิภาพการไม่ชอบน้ำของพื้นผิวและการดูดซับไมโครเวฟ การค้นพบที่สำคัญมีดังต่อไปนี้: (1) โครงสร้างจุลภาคแบบเรียงเป็นแนวด้วยเลเซอร์- เพิ่มมุมสัมผัสของน้ำจาก 71.5 องศาเป็น 151.2 องศา ทำให้สามารถเกิดปฏิกิริยาไฮโดรโฟบิซิตี้ได้โดยไม่ต้องใช้ฟลูออไรด์เพิ่มเติม (2) ที่ความหนา 1.3 มม. การเคลือบโครงสร้างจุลภาคที่ได้รับการปรับปรุงให้ได้รับแบนด์วิดท์การดูดกลืนแสงที่มีประสิทธิภาพ (EAB) ที่ 5.3 GHz-ซึ่งกว้างที่สุดที่รายงานสำหรับความหนานี้- ในขณะที่ยังคงความสามารถในการดูดซับไมโครเวฟจากภายในไว้ได้อย่างเต็มที่ (3) กลยุทธ์นี้มีเอกลักษณ์เฉพาะด้วยความสามารถรอบด้าน ความเป็นอิสระของวัสดุ และความแม่นยำสูง ทำให้มีโอกาสที่ดีที่จะอัปเกรดระบบการดูดซับไมโครเวฟที่มีอยู่ และสร้างอุปกรณ์บูรณาการแบบมัลติฟังก์ชั่นสำหรับ-สภาพแวดล้อมที่มีความชื้นและมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง การวิจัยในอนาคตอาจสำรวจเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเพิ่มประสิทธิภาพของพารามิเตอร์การแกะสลักด้วยเลเซอร์สำหรับระบบตัวเติมที่ดูดซับไมโครเวฟ-ต่างๆ และขยายการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีไปสู่การเคลือบแบบผสมผสานแบบมัลติฟังก์ชั่นเพื่อการลักลอบอัจฉริยะและการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า
