التحقيق النظري والعددي في الامتصاص الكهرومغناطيسي لمتراكبات نانوية هجينة من الأنابيب النانوية الكربونية والكربون الإنحلالي في نطاق التيراهرتز

الملخص

يُعد تطوير المواد النانوية المتقدمة القادرة على امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية ضمن نطاق التيراهيرتز من المتطلبات الأساسية لدعم تطبيقات اتصالات الجيل السادس، وتقنيات الاستشعار، والصناعات الجوية والفضائية. تقدم هذه الدراسة بحثًا نظريًا وعدديًا لمركب نانوي هجين مبتكر يتكون من الأنابيب النانوية الكربونية المدمجة داخل مصفوفة من الكربون الانحلالي. وقد جرت نمذجة السماحية الكهربائية المركبة وخصائص الامتصاص الكهرومغناطيسي عبر نطاق التردد 10-0.1  تيراهيرتز بالاعتماد على نظرية ماكسويل–غارنيت للوسط الفعال، مع مراعاة الموصلية المعتمدة على التردد وتأثيرات إزالة الاستقطاب للأنابيب النانوية الكربونية ذات نسبة الطول إلى القطر المرتفعة. وأظهرت النتائج أن البنية الهجينة المقترحة تحقق تعزيزًا تآزريًا واضحًا في الامتصاص مقارنة بالكربون الانحلالي النقي، إذ بلغ أقصى امتصاص %49.98  عند كسر حجمي للأنابيب النانوية الكربونية مقداره %30  في غشاء فائق الرقة بسماكة 25  نانومترًا، مقابل %43.53  للكربون الانحلالي النقي، محققةً تحسنًا نسبيًا في الامتصاص بلغ %14.83.  كما أُثبت تحقق مبدأ حفظ الطاقة على امتداد نطاق التردد المدروس، مما يؤكد دقة النموذج النظري. وتبرز هذه النتائج فاعلية دمج الأنابيب النانوية الكربونية مع الكربون الانحلالي في تحسين امتصاص موجات التيراهيرتز، كما توفر إطارًا تنبؤيًا لتصميم مركبات نانوية هجينة عالية الكفاءة لتطبيقات التيراهيرتز المستقبلية.