In this paper, we have studied the complex permittivities and their influence on the design of microwave absorbers of E-glass fabric/epoxy composite laminates containing three different types of carbon-based nano conductive fillers such as carbon black (CB), carbon nano fiber (CNF) and multi-wall nano tube (MWNT). The measurements were performed for permittivities at the frequency band of 0.5 GHz~18.0 GHz using a vector network analyzer with a 7 mm coaxial air line. The experimental results show that the complex permittivities of the composites depend strongly on the natures and concentrations of the conductive fillers. The real and imaginary parts of the complex permittivities of the composites were proportional to the filler concentrations. But, depending on the types of fillers and frequency band, the increasing rates of the real and imaginary parts with respect to the filler concentrations were all different. These different rates can have an effect on the thickness in designing the single layer microwave absorbers. The effect of the different rates at 10 GHz was examined by using Cole-Cole plot; the plot is composed of a single layer absorber solution line and measured permittivities from these three types of composites. Single layer absorbers of 3 different thicknesses using carbon nano materials were fabricated and the -10 dB band of absorbing performances were all about 3 GHz.

본 논문에서는 카본 블랙, 탄소나노섬유, 탄소나노튜브를 혼합한 유리섬유/에폭시 복합재료 적층판의 복소 유전율과 그 특성이 전자파 흡수체 설계에 미치는 영향에 대한 연구를 수행하였다. 실험은 벡터회로망분석기와 7 mm 동축관을 이용하여 0.5 GHz~18 GHz의 주파수 영역에서 수행하였다. 실험결과는 복합재료의 복소 유전율이 첨가된 탄소나노소재의 함유율과 그 특성에 강하게 영향을 받는 것으로 나타났다. 복소 유전율의 실수부와 허수부는 탄소나노소재의 함유량에 따라 증가하지만, 탄소나노소재의 형태에 따라서 그 증가율이 모두 다르게 나타났다. 이러한 상이한 증가율은 단층형 흡수체의 설계에 있어서 두께에 영향을 준다. 이러한 영향은 단층형 흡수체를 설계하기 위한 복소 유전율의 해와 실험으로부터 얻은 세가지 종류의 복합재료의 복소 유전율을 함께 배치한 Cole-Cole 선도를 이용하여 평가되었다. 설계결과를 바탕으로 각각의 탄소나노소재를 이용하여 -10 dB의 흡수대역이 모두 3 GHz이면서 두께가 서로 다른 흡수체를 개발하였다

Keywords: Carbon Black, Carbon nano fiber, Carbon nano tube, Composite, Microwave, Complex permittivity,Absorber

Keywords: 카본 블랙, 탄소나노섬유, 탄소나노튜브, 복합재료, 전자파, 복소 유전율, 흡수체