<p>
Trong những năm gần đây, việc ứng dụng sóng điện từ trong dải tần số GHz đã
và đang trở nên phổ biến do nhu cầu phát triển ngày càng cao của các thiết bị truyền
thông không dây, phát sóng vệ tinh, điều trị y tế và các ứng dụng trong quân sự, [48,
55, 90]. Cùng với đó, vấn đề giảm thiểu ảnh hưởng của sóng điện từ cũng đang trở nên
cấp thiết hơn bao giờ hết. Vì vậy, vật liệu che chắn và hấp thụ sóng điện từ trong dải tần
số GHz ngày càng thu hút được sự chú ý của nhiều nhóm nghiên cứu trên cả hai lĩnh
vực khoa học cơ bản và công nghệ. Để loại bỏ nhiễu điện từ (Electromagnetic
Interference-EMI), giảm thiết diện phản xạ sóng điện từ và đảm bảo tính bảo mật cho
các hệ thống hoạt động dựa trên sóng điện từ, vật liệu che chắn và hấp thụ sóng điện từ
đã được phát triển, trong đó, vật liệu hấp thụ sóng vi ba (Microwave Absorption
Materials - MAM) được đặc biệt quan tâm và đầu tư nghiên cứu với các ứng dụng đa
dạng và hiệu quả trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong lĩnh vực quân sự, vật liệu hấp
thụ sóng radar (Radar Absorption Materials - RAM) trong dải tần số từ 8-12 GHz là
yếu tố quan trọng của công nghệ tàng hình cho các phương tiện chiến đấu như: máy bay
chiến đấu, tàu chiến, tên lửa tầm xa,
Các nghiên cứu về vật liệu sóng điện từ chủ yếu được thực hiện theo ba hướng
chính: (1) hoàn thiện khả năng chống phản xạ; (2) tăng cường khả năng hấp thụ và (3)
mở rộng vùng tần số hoạt động. Trong đó, sự hấp thụ đồng thời cả hai thành phần năng
lượng điện trường và năng lượng từ trường được hi vọng sẽ làm gia tăng độ tổn hao và
do đó tăng hiệu suất hấp thụ điện từ của vật liệu. Hơn nữa, công nghệ nano ra đời mở ra
một hướng phát triển mới cho các nghiên cứu về vật liệu hấp thụ ứng dụng trong che
chắn và chống nhiễu điện từ. Các MAM có cấu trúc nano ngày càng nhận được sự quan
tâm của các nhóm nghiên cứu do các đặc tính hấp dẫn cũng như khả năng hấp thụ mạnh
hơn sóng vi ba so với các vật liệu cùng loại ở dạng khối hoặc có cấu trúc micro. Tính
chất thú vị của vật liệu nano được bắt nguồn từ kích thước rất nhỏ của chúng. Khi kích
thước hạt giảm xuống đến giới hạn nano, các hiệu ứng bề mặt đóng góp chủ yếu vào
vào sự thay đổi tính chất đặc trưng của vật liệu. Mặt khác, vật liệu nano còn có hoạt tính
cao, dễ phân tán và do đó thuận lợi hơn cho việc tạo thành các lớp hấp thụ nhẹ và mỏng
[25, 149].
Khả năng hấp thụ sóng vi ba của vật liệu có thể được xác định dựa vào các thông
số đặc trưng như độ từ thẩm tương đối (r), độ điện thẩm tương đối (r) và sự phù hợp
trở kháng của vật liệu với môi trường truyền sóng. Độ tổn hao phản xạ RL (Reflection
Loss) là đại lượng thường được dùng để đánh giá chất lượng của các vật liệu hấp thụ
sóng vi ba được tính toán theo công thức RL = 20log|(Z - Z0)/(Z + Z0)|, trong đó, Z =
Z0(r/r)1/2 là trở kháng đầu vào của chất hấp thụ, Z0 là trở kháng của không khí. Khả2
năng hấp thụ sóng vi ba tối ưu tương ứng với một giá trị âm rất lớn của RL có thể đạt
được khi (i) trở kháng đầu vào của các chất hấp thụ gần bằng với trở kháng của môi
trường truyền sóng tới, |Z| = Z0, (cơ chế phù hợp trở kháng - Z Matching), hoặc (ii) độ
dày lớp hấp thụ thỏa mãn điều kiện phù hợp pha (Phase Matching), hay hiệu ứng một
phần tư bước sóng (quarter-wavelength) với d = (2n+1)c/[4f(|r||r|)1/2], n = 0, 1, 2,
Hai hiệu ứng trên thường được quan sát thấy nhiều nhất tại các tần số hấp thụ cộng
hưởng của nhiều chất hấp thụ và đều cho giá trị âm rất lớn của RL. Do điều kiện |Z| = Z0
có thể đạt được khi r = r, một phương pháp hữu hiệu để tăng khả năng hấp thụ của vật
liệu đó là thiết lập sự cân bằng giữa hằng số điện môi và độ từ thẩm, điều này hoàn toàn
có thể thực hiện được bằng cách pha trộn các vật liệu điện môi và vật liệu sắt từ hoặc
ferrite theo một tỷ lệ thích hợp. Vì vậy, trong những năm gần đây đã có rất nhiều các
công bố khoa học về khả năng hấp thụ sóng điện từ trong vùng tần số GHz của các vật
liệu hấp thụ sóng vi ba trên cơ sở tổ hợp các hạt nano từ và điện môi. Theo đó, độ tổn
hao phản xạ, RL tại đỉnh hấp thụ có thể đạt giá trị âm rất thấp dưới -50 dB [45, 66, 175]
</p>
