Математическое моделирование электрофизических свойств темпоральных нанокомпозитов со сложной структурой

В ходе исследований был разработан новый метод моделирования, который позволяет адаптировать электромагнитный отклик среды спонтанно упорядоченного нанокомпозита во времени, используя концепцию временно эффективной среды, которая может быть использована для создания новых наноструктурированных материалов с заданными электрофизическими свойствами. При помощи компьютерных технологий и математических методов было проведено моделирование диэлектрической проницаемости темпоральных нанокомпозитов с сложной структурой. Представлена математическая модель, разработанная для описания диэлектрической проницаемости темпоральных нанокомпозитов. В модели учитываются различные факторы, такие как геометрические параметры наночастиц, их концентрация, ориентация и характеристики диэлектрической матрицы. С использованием предложенной модели проведены численные эксперименты для оценки влияния структурных особенностей на диэлектрическую проницаемость темпоральных нанокомпозитов. В работе изучено распределение электрического поля во временной области для нанокомпозитов сложных конфигураций и обладающих диэлектрической проницаемостью, меняющейся во времени периодически. В ходе исследования показана возможность применения модели эффективной среды в задачах проектирования темпоральных нанокомпозитов сложных конфигураций. Результаты исследований могут быть использованы в практико-ориентированных задачах, связанных с проектировкой метаматериалов с заданными электрофизическими свойствами.

1. Сухоносов В.Я. Классическая модель ридберговского вещества со слабой нелинейностью и диссипацией. Вестник науки. 2023;2(3):249–263.

2. Стрельцов О.В. Анализ особенностей прогнозирования характеристик электромагнитных волн. Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2013;1(1). URL: https://moitvivt.ru/ru/journal/article?id=46.

3. Ерофеев В.И., Павлов И.С. Метаматериалы: технологические приложения и математическое моделирование. Машиностроение и инженерное образование. 2021;(1-2):28–45.

4. Pacheco-Peña V., Engheta N. Effective medium concept in temporal metamaterials. Nanophotonics. 2020;9(2):379–391. https://doi.org/10.1515/nanoph-2019-0305.

5. Рязанцев Р.О., Саломатов Ю.П., Поленга С.В. Радиопоглощающий метаматериал и экран антенны на его основе. Письма в Журнал технической физики. 2021;47(23):19–21. https://doi.org/10.21883/PJTF.2021.23.51778.18947.

6. Zheng X., Zhang X., Chen T.-T., Watanabe I. Deep Learning in Mechanical Metamaterials: From Prediction and Generation to Inverse Design. Advanced Materials. 2023;35(45):e2302530. https://doi.org/10.1002/adma.202302530.

7. Choi S., Choi J., Landig R., et al. Observation of discrete time-crystalline order in a disordered dipolar many-body system. Nature. 2017;543(7644):221–225. https://doi.org/10.1038/nature21426.

8. Долгаль А.С., Петросян Р.Н. Решение обратной задачи гравиразведки для 2D призматических тел методом статистических испытаний. Вестник Пермского университета. Геология. 2021;20(4):334–343. https://doi.org/10.17072/psu.geol.20.4.334.

9. Корчагин С.А., Терин Д.В. Метод моделирования диэлектрической проницаемости анизотропного иерархически построенного нанокомпозита с периодической структурой. Письма в Журнал технической физики. 2021;47(16):3–5. https://doi.org/10.21883/PJTF.2021.16.51318.18822.

10. Ташкинов М.А., Добрыднева А.Д., Матвеенко В.П., Зильбершмидт В.В. Моделирование эффективных электропроводящих свойств полимерных нанокомпозитов со случайным расположением частиц оксида графена. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2021;(2):167–180. https://doi.org/10.15593/perm.mech/2021.2.15.

11. Мухутдинова М.А., Юрасов А.Н. Моделирование магниторефрактивного эффекта в нанокомпозитах CO-Al2O3 в рамках приближения Бруггемана. В сборнике: Перспективные материалы и технологии (ПМТ-2023): Сборник докладов Национальной научно-технической конференции «Перспективные материалы и технологии» с международным участием Института перспективных технологий и индустриального программирования РТУ МИРЭА, 10-15 апреля 2023 года, Москва, Россия. Москва: МИРЭА – Российский технологический университет, 2023. С. 100–109.

12. Koutserimpas T.T., Fleury R. Electromagnetic Waves in a Time Periodic Medium With Step-Varying Refractive Index. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2018;66(10):5300–5307. https://doi.org/10.1109/TAP.2018.2858200.