Ushbu tadqiqot natriy lignosulfonatdan olinadigan g‘ovak karbon aerogellarning elektromagnit to‘lqin yutish samaradorligini yaxshilash maqsadida ikki karra ko‘ndalang bog‘langan gidrogel tizimini ishlab chiqqan. Tizimning birinchi tarmog‘i temir ionlari bilan tannin kislotasi va lignindagi fenolik guruhlar orasida hosil bo‘ladigan metall-fenolik koordinatsion tuzilishdan; ikkinchi tarmog‘i esa akril kislotaning radikal polimerlanishidan tashkil topgan. Tayyorlangan gidrogellar oldindan muzlatish, muzlatib quritish va 800 °C da ikki soat karbonlashtirish jarayonlaridan o‘tkazilgan.

Natriy lignosulfonat bilan tannin kislotasi orasidagi massa nisbati 1:1, 10:1, 20:1 va 50:1 qilib o‘zgartirilgan; olingan karbon aerogellar LSCA-1, LSCA-2, LSCA-3 va LSCA-4 deb nomlangan. Eng muvozanatli mikro, mezo va makro g‘ovak tuzilishi 20:1 nisbatdagi LSCA-3 namunasida kuzatilgan. Ushbu namunaning jami g‘ovak hajmi 0,9866 cm³/g, mezo g‘ovak hajmi 0,245 cm³/g va maxsus sirt maydoni 1885,580 m²/g deb bildirilgan. Eng yuqori maxsus sirt maydoni esa 1986,603 m²/g bilan LSCA-2 da o‘lchangan.

Elektromagnit o‘lchovlarda LSCA-3 3,5 mm moslashuv qalinligida va 8 GHz chastotada −43,469 dB minimal qaytish yo‘qotishiga erishgan. Samarali yutish polosasi kengligi 5,48 GHz deb berilgan. Tadqiqotchilar bu natijani g‘ovaklar ichida uzayadigan ko‘p martalik qaytish va sochilish yo‘llari, karbon skeletidagi o‘tkazuvchanlik yo‘qotishi, nuqsonlar va funksional guruhlardan kelib chiqadigan dipol qutblanishi, karbon-havo interfeyslaridagi Maxwell-Wagner qutblanishi, temir komponentlari ta’minlaydigan cheklangan magnit yo‘qotish va mos impedans muvofiqligining birgalikdagi ta’siri bilan izohlaydi.

Tadqiqot lignin asosidagi karbon aerogellar yengil va keng polosali elektromagnit to‘lqin yutgichlar uchun nomzod bo‘lishi mumkinligini ko‘rsatadi. Biroq namunadagi parafin ichidagi to‘ldiruvchi ulushi tushuntirilmagan, takroriy o‘lchovlar va xato qiymatlari berilmagan, mexanik mustahkamlik hamda ekologik barqarorlik o‘rganilmagan va haqiqiy elektron qurilma yoki qoplama ustida tasdiqlash bajarilmagan. “Ekologik toza” va “arzon” ekani haqidagi ifodalar ham hayot sikli yoki xarajat tahlili bilan qo‘llab-quvvatlanmagan.

Turkiya nuqtai nazaridan baholash: Turkiyaning qog‘oz, sellyuloza, yog‘ochni qayta ishlash va biomassa tarmoqlaridan olinishi mumkin bo‘lgan lignin yon mahsulotlarini elektromagnit himoya materiallariga aylantirish elektronika, telekommunikatsiya, mudofaa, aviatsiya, avtomobilsozlik va texnik to‘qimachilik sohalarida yuqori qo‘shilgan qiymatli tadqiqot yo‘nalishini yaratishi mumkin. Yondashuvni Turkiyada qo‘llash uchun mahalliy lignin manbalarining kimyoviy tarkibi aniqlanishi; gidrogel formulasi, karbonlashtirish atmosferasi, to‘ldiruvchi ulushi, mexanik mustahkamlik, namlik-harorat chidamliligi, yong‘in xatti-harakati va haqiqiy kompozit yoki to‘qimachilik yuzalaridagi samaradorlik tasdiqlanishi kerak. Ushbu tadqiqotdan material 5G qurilmalari, radar tizimlari, harbiy platformalar yoki inson salomatligini himoya qiluvchi mahsulotlarda bevosita ishlatishga tayyor degan xulosa chiqarib bo‘lmaydi.

Tadqiqot ko‘rib chiqayotgan muammo nima?

Elektron qurilmalar, simsiz aloqa infratuzilmasi, 5G tizimlari va buyumlar interneti ilovalarining kengayishi atrof-muhitdagi elektromagnit to‘lqin zichligi va elektron tizimlar o‘rtasidagi xalaqit xavfini oshirmoqda. Bu sezgir qurilmalar ishlashiga ta’sir qilishi va elektromagnit moslik muammolariga olib kelishi mumkin bo‘lgan muhandislik muammosini yuzaga keltiradi.

Elektromagnit to‘lqin yutuvchi materialdan odatda quyidagi xususiyatlar kutiladi:

• Past zichlik va past jami og‘irlik,
• Keluvchi to‘lqinlarning sirtidan qaytmasdan material ichiga kira olishi,
• Elektromagnit energiyaning material ichida turli yo‘qotish mexanizmlari orqali sarflanishi,
• Keng chastota oralig‘ida yutish,
• Kichik qalinlikda yetarli samaradorlik,
• Arzon va barqaror xomashyolardan ishlab chiqarish imkoniyati.

Karbon aerogellar past zichlik, yuqori g‘ovaklik va katta maxsus sirt maydoniga ega. Biroq sof karbon tuzilmalar haddan tashqari elektr o‘tkazuvchanlik ko‘rsatishi mumkin. Bunday holatda havo bilan material orasidagi impedans farqi ortib, elektromagnit to‘lqinlarning muhim qismi sirtdan qaytishi mumkin. Sof karbonning asosiy yo‘qotish mexanizmi dielektrik yo‘qotishdir; magnit yo‘qotishning yo‘qligi keng polosali yutishni cheklashi mumkin.

Nega lignin tanlangan?

Lignin o‘simlik hujayra devoridagi aromatik tuzilishga ega tabiiy polimerlardan biri bo‘lib, sellyuloza-qog‘oz ishlab chiqarish kabi jarayonlarda katta miqdorda yon mahsulot sifatida hosil bo‘lishi mumkin. Aromatik karbon tuzilishi tufayli uni karbonlashtirib g‘ovak karbon materiallarga aylantirish mumkin.

Tadqiqotda natriy lignosulfonat ishlatilgan. Tadqiqotchilar ushbu xomashyo:

• Qayta tiklanadigan biomassa manbali bo‘lishi,
• Fenolik va boshqa funksional guruhlarni tashishi,
• Metall ionlari bilan koordinatsiya hosil qila olishi,
• Karbon aerogel prekursor sifatida ishlatilishi mumkinligi,
• An’anaviy yuqori narxli karbon prekursorlariga muqobil bo‘lishi

sababli tanlanganini bildiradi.

Ikki karra ko‘ndalang bog‘lanish mexanizmi nima?

5-sahifadagi 2-rasm gidrogel tuzilishida bir vaqtning o‘zida ikki xil tarmoq hosil qilinganini ko‘rsatadi.

Metall-fenolik tarmoq

Fe³⁺ ionlari tannin kislotasining fenolik guruhlari va lignindagi mos funksional guruhlar bilan koordinatsion bog‘lar hosil qiladi. Shu tariqa Fe³⁺-TA va Fe³⁺-lignin bog‘lanishlaridan tashkil topgan fizik-kimyoviy tarmoq hosil bo‘ladi.

Radikal polimerlanish tarmog‘i

Akril kislota persulfat tashabbuskor yordamida polimerlanib poliakril kislota zanjirlarini hosil qiladi; lignin tuzilishiga bog‘lanish yoki zanjirlararo chirmashish orqali ikkinchi tarmoq yuzaga keladi.

Bu ikki tarmoqning bir-biriga kirishib ketishi gidrogel muzlatib quritilgandan keyin uch o‘lchamli g‘ovak skelet qoldiradi. Tadqiqotchilar natriy lignosulfonat/tannin kislotasi nisbatini o‘zgartirish orqali metall-fenolik tarmoq zichligi va shu bilan yakuniy karbon aerogelning g‘ovak tuzilishini sozlash mumkinligini ilgari suradi.

Materiallar

• Natriy lignosulfonat,
• Tannin kislotasi,
• Akril kislota,
• Temir(III) xlorid geksagidrat, FeCl₃·6H₂O,
• Persulfat asosidagi radikal tashabbuskor,
• pH ni sozlash uchun 1 mol/L natriy gidroksid eritmasi.

Manba ichida tashabbuskorning nomi va qisqartmasi izchil emas. Materiallar bo‘limida “ammonium persulphate (KPS)” yozilgan, ortogonal dizayn va mexanizm sxemasida esa “APS” ishlatilgan. KPS va APS bir xil qisqartma emas; tadqiqotda amalda qaysi persulfat tuzi ishlatilgani aniq ravishda ochiqlanmagan.

Tayyorlash jarayoni

1. Natriy lignosulfonat va tannin kislotasi saqlovchi eritma tayyorlangan.
2. pH 1 mol/L NaOH yordamida 8–10 oralig‘iga sozlangan.
3. Aralashmaga 0,09 g temir(III) xlorid geksagidrat, 0,2 g persulfat tashabbuskor va 2 mL akril kislota qo‘shilgan.
4. Aralashma gel hosil bo‘lguncha aralashtirilgan.
5. Gidrogel −20 °C da 24 soat oldindan muzlatilgan.
6. Muzlagan gidrogel 48 soat muzlatib quritilgan.
7. Olingan aerogel quvurli pechda 800 °C da ikki soat karbonlashtirilgan.

Tadqiqotda karbonlashtirish vaqtida ishlatilgan atmosfera, inert gaz turi va oqim tezligi, qizdirish tezligi, sovitish tezligi, boshlang‘ich eritma hajmi, doimiy ushlab turilgan tannin kislotasi miqdori va har bir nisbat uchun ishlatilgan haqiqiy natriy lignosulfonat massasi berilmagan. Bu yetishmovchiliklar ishlab chiqarishni mustaqil takrorlash imkonini cheklaydi.

Nega ortogonal tajriba dizayni ishlatilgan?

Gidrogel tizimida bir nechta komponent bo‘lgani sabab to‘rt omilli va uch darajali ortogonal tajriba dizayni qo‘llangan. Baholash mezoni minimal qaytish yo‘qotishi, RL_min, sifatida tanlangan.

Jadvalda “Fe³⁺ miqdori” deb yozilgan bo‘lsa-da, berilgan massalar elementar Fe³⁺ miqdoriga yoki FeCl₃·6H₂O massasiga mos kelishi tushuntirilmagan.

To‘qqiz ortogonal tajriba natijalari

Oraliq tahliliga ko‘ra omillar ta’sirining tartibi quyidagicha berilgan:

\[ A\,(16{,}44) > B\,(16{,}27) > C\,(13{,}61) > D\,(6{,}77) \]

Bu natija NaLS:TA nisbati o‘rganilgan omillar orasida eng katta o‘zgarishga mos kelishini ko‘rsatadi. Biroq A va B omillarining oraliqlari bir-biriga juda yaqin. Tadqiqot Fe miqdori ham g‘ovak tuzilishini, ham magnit xususiyatlarni o‘zgartirishi mumkinligini qayd etib, bu omilni alohida kelajak tadqiqotiga qoldirgan va keyingi tajribalarda faqat NaLS:TA nisbatini tizimli ravishda o‘zgartirgan.

Muhim talqin chegarasi mavjud: to‘qqiz tajriba ichidagi eng kuchli qaytish yo‘qotishi −52,61 dB. Keyingi nazoratli nisbat seriyasida “eng yaxshi” deb belgilangan LSCA-3 esa −43,469 dB bergan. Demak LSCA-3 butun tadqiqotdagi mutlaq eng manfiy RL qiymati emas; u faqat boshqa komponentlar doimiy ushlab turilgan to‘rt nisbatli seriyadagi eng muvozanatli va eng keng polosali namunadir. Tadqiqot bu qamrov farqini yetarlicha aniq ifodalamaydi.

To‘rtta nazoratli namuna

SEM tasvirlari nimani ko‘rsatadi?

11-sahifadagi 3-rasm to‘rt namunaning 1 µm va 500 nm masshtabdagi sirtlarini taqqoslaydi.

LSCA-1

Ustma-ust tushgan, tangachasimon tuzilmalar va siyrak, tartibsiz g‘ovaklar ko‘rinadi. Ayrim kichik g‘ovaklar katta bo‘shliqlar bilan qo‘shilib, mikro va mezo g‘ovak hajmini kamaytirgani talqin qilingan.

LSCA-2

Sirtlari silliqroq, ellipsimon va cho‘zilgan tartibsiz g‘ovaklar kuzatiladi. Mikro g‘ovak miqdori va maxsus sirt maydoni yuqori bo‘lsa-da, mezo g‘ovak hajmi boshqa namunalarga nisbatan past bo‘lib qolgan.

LSCA-3

Zich va asalari uyasiga o‘xshash tuzilish ko‘rsatgan. Katta g‘ovaklarning ichki devorlarida kichikroq g‘ovaklarning mavjudligi “g‘ovak ichida g‘ovak” deb ta’riflangan makro-mezo-mikro ierarxiyani hosil qilgan.

LSCA-4

Sirt zichroq va silliqroq bo‘lib, aniq yirik g‘ovaklar soni kamaygan. Tadqiqotchilar buni ortiqcha natriy lignosulfonatning aglomeratsiyasi va karbon devorlarning qalinlashishi bilan bog‘lagan.

Umumiy tendensiya shuki, natriy lignosulfonat ulushi oshgani sari g‘ovak miqdori avval oshadi, 20:1 nisbatidan keyin esa kamayadi.

Maxsus sirt maydoni va g‘ovak hajmlari

LSCA-2 eng yuqori maxsus sirt maydoni va mikro g‘ovak hajmiga ega. LSCA-3 esa eng yuqori mezo g‘ovak hajmi va jami g‘ovak hajmini ko‘rsatadi. Tadqiqotchilar faqat sirt maydonining yuqori bo‘lishi yetarli emasligini; turli o‘lchamdagi g‘ovaklar orasidagi muvozanat elektromagnit to‘lqinning materialga kirishi va ichkarida sochilishi uchun muhimroq ekanini ta’kidlaydi.

Manbadagi bir paragraf LSCA-3 “eng katta maxsus sirt maydoni va jami g‘ovak hajmiga” ega ekanini aytadi. 4-jadval bu ifodaning sirt maydoni qismini tasdiqlamaydi: eng yuqori sirt maydoni LSCA-2 da. LSCA-3 faqat jami va mezo g‘ovak hajmida birinchi o‘rinda.

Azot adsorbsiyasi-desorbsiyasi tahlili

G‘ovak taqsimoti 0–2 nm hududida kuchli cho‘qqi ko‘rsatgan va tuzilishning muhim qismi mikro g‘ovaklardan iborat ekani bildirilgan. 2–5 nm hududida LSCA-3 ning yanada rivojlangan mezo g‘ovak taqsimotiga ega ekani kuzatilgan.

Izotermalar mikro g‘ovaklarga xos I-tip xatti-harakat bilan mezo g‘ovaklar va kapillyar kondensatsiyani ko‘rsatadigan IV-tip/H1 gisterezis xususiyatlari birgalikda mavjud deb talqin qilingan. Bu ikki xatti-harakatning birga mavjudligi ierarxik g‘ovak tuzilishining dalili sifatida keltirilgan.

Raman natijasi

LSCA-3 uchun taxminan 1350 cm⁻¹ da D polosasi va 1585 cm⁻¹ da G polosasi kuzatilgan. Intensivlik nisbati:

\[ I_D/I_G=0{,}99 \]

deb berilgan. D polosasi tartibsizliklar va nuqsonlarni, G polosasi esa sp² bog‘langan grafitik karbon tuzilishini ifodalaydi. Taxminan 1 ga yaqin nisbat o‘tkazuvchan grafitik hududlar bilan qutblanishga hissa qo‘sha oladigan nuqsonlar orasida muvozanat borligi sifatida talqin qilingan.

Raman grafigi faqat LSCA-3 uchun berilgani sabab natriy lignosulfonat/tannin kislotasi nisbatining grafitlanish darajasini qanday o‘zgartirishi bevosita taqqoslab bo‘lmaydi. Bundan tashqari temir “katalitik grafitlanish”ni ta’minlaydi deb ilgari surilgan, ammo temirsiz nazorat namunasi bo‘lmagani uchun bu ta’sir mustaqil ravishda ko‘rsatilmagan.

XRD va EDS natijalari

XRD naqshida 2θ = 52,5° atrofidagi (110) cho‘qqi kristall Fe fazasi bilan, 30,4° atrofidagi (002) cho‘qqi esa karbon tuzilishi bilan bog‘langan. Tadqiqotchilar temir karbonlashtirishdan keyin ionli yoki amorf klasterlar holida qolmay, kristall zarrachalarga aylanganini ilgari suradi.

EDS xaritasida bildirilgan atom foizlari quyidagicha:

Temir tasvir maydoni ichida nisbatan bir tekis tarqalgani ko‘rsatilgan. Biroq XRD va EDS magnit zarrachalarning o‘lchami, aniq faza tarkibi, oksidlanish holati yoki to‘yinish magnitlanishini aniqlamaydi. VSM, XPS, TEM yoki Mössbauer kabi qo‘shimcha o‘lchovlar bo‘lmagani sabab “magnit zarrachalarning bir xil tarqalishi” va “kuchli magnit yo‘qotish” ifodalari cheklangan dalillarga asoslangan.

FTIR hisobotidagi muammo

Usul bo‘limida FTIR uchun 4000–5000 cm⁻¹ o‘lchov oralig‘i berilgan. Oraliqning pastki va yuqori chegaralari odatiy to‘liq spektr skaniga mos kelmaydi va tadqiqotda hech qanday FTIR grafigi yoki funksional guruh natijasi berilmagan. Shu sabab FTIR o‘lchovi amalda qaysi oraliqda bajarilgani va natijalar mexanizm talqiniga qanday hissa qo‘shgani aniqlanmaydi.

Elektromagnit parametrlar qanday o‘lchangan?

Karbon aerogel kukuni parafin bilan aralashtirilib, ichki diametri 3 mm va tashqi diametri 7 mm bo‘lgan koaksial halqalar shaklida presslangan. AV 3672B vektor tarmoq analizatori yordamida 2–18 GHz oralig‘ida nisbiy kompleks elektr o‘tkazuvchanlik va nisbiy kompleks magnit o‘tkazuvchanlik o‘lchangan.

Namuna/parafin massa nisbati “ma’lum bir nisbat” deb ifodalangan, lekin son jihatdan berilmagan. To‘ldiruvchi ulushi o‘lchangan ε va μ qiymatlariga bevosita ta’sir qilishi mumkinligi sabab bu yetishmovchilik samaradorlikni qayta ishlab chiqarish va boshqa tadqiqotlar bilan taqqoslash nuqtai nazaridan muhim.

Qaytish yo‘qotishi

Qaytish yo‘qotishi quyidagi ifoda bilan hisoblangan:

\[ RL=20\log_{10}\left|\frac{Z-1}{Z+1}\right| \]

Bu yerda Z materialning normallashtirilgan kirish impedansini bildiradi. RL qiymati yanada manfiy bo‘lgani sari sirtdan qaytgan signal kamayadi deb qabul qilinadi.

LSCA-3 to‘rtta nazoratli namuna orasida ham eng manfiy minimal qaytish yo‘qotishini, ham eng keng bildirilgan polosani ta’minlagan. Tadqiqotda “samarali yutish polosasi kengligi” uchun ishlatilgan RL chegarasi aniq ta’riflanmagan. Shu sabab 5,48 GHz qiymati qaysi matematik chegaraga ko‘ra hisoblangani manba asosida aniq qayta tiklanmaydi.

Dielektrik yo‘qotish

Kompleks elektr o‘tkazuvchanlikning haqiqiy qismi ε′ elektromagnit energiyani saqlash, mavhum qismi ε″ esa energiyani elektr yo‘qotishlari orqali sarflash qobiliyati bilan bog‘langan.

Dielektrik yo‘qotish tangensi:

\[ \tan\delta_\varepsilon=\frac{\varepsilon''}{\varepsilon'} \]

ko‘rinishida ta’riflangan.

ε′ va ε″ qiymatlari chastota oshgani sari umuman kamaygan, egri chiziqlarda bir nechta cho‘qqi va tebranishlar ko‘rilgan. Ular turli qutblanish relaksatsiyalari bilan bog‘langan. Karbon skeletidagi nuqsonlar, qutbli guruhlar va karbon-havo interfeyslari turli relaksatsiya jarayonlarining manbalari sifatida ko‘rsatilgan.

Cole-Cole tahlili

Manbada Cole-Cole munosabati quyidagicha yozilgan:

\[ (\varepsilon''-\varepsilon_0)^2+(\varepsilon'')^2=(\varepsilon_s-\varepsilon_\infty)^2 \]

Har ikki kvadrat haddida ε″ ishlatilgani tenglamani ε′–ε″ yarim doira munosabati sifatida ishlamaydigan holga keltiradi. Bundan tashqari o‘ng tomonda kutiladigan radius masshtablashi va markaz hadlari tushuntirilmagan. Tenglama manbada shu ko‘rinishda berilgani sabab tuzatilmagan; berilgan ifoda bilan Cole-Cole egri chiziqlarini mustaqil qayta ishlab bo‘lmaydi.

Grafiklardagi ko‘p sonli tartibsiz yoylar bir nechta Debye turiga kirmaydigan relaksatsiya, interfeys qutblanishi va o‘tkazuvchanlik yo‘qotishi mavjudligi sifatida talqin qilingan. Dumlardagi chiziqli bo‘limlar o‘tkazuvchan yo‘qotish bilan bog‘langan.

Magnit yo‘qotish

Magnit yo‘qotish tangensi:

\[ \tan\delta_\mu=\frac{\mu''}{\mu'} \]

deb ta’riflangan.

Tadqiqotda ayrim chastotalarda μ″ qiymatlari manfiy ekani ko‘rinadi. Tadqiqotchilar buni material ichida hosil bo‘ladigan elektr maydon bilan magnit energiya o‘rtasidagi energiya almashinuvi bilan izohlaydi. Biroq o‘lchov kalibrlashi, namuna bir xilligi, fixture tuzatishi yoki manfiy μ″ qiymatlarining takrorlanuvchanligi bildirilmagani sabab talqin qat’iylashtirilmaydi.

Magnit yo‘qotish tangensi dielektrik yo‘qotish tangensidan sezilarli darajada kichik ekani bildirilgan. Bu jami yutish asosan dielektrik yo‘qotishlarga tayanishini, temirning magnit hissasi esa ikkilamchi ekanini ko‘rsatadi.

Girdob toki koeffitsienti

Tadqiqotda girdob tokini baholash uchun:

\[ C_0=\mu''(\mu')^{-2}f^{-1} \]

ifodasi ishlatilgan. C₀ qiymatining chastotaga bog‘liq bo‘lmay qolishi girdob toki yo‘qotishi ustun bo‘lishi sifatida talqin qilinadi.

C₀ egri chiziqlari 0–6 GHz oralig‘ida aniq tebranishlar ko‘rsatgan, 6–18 GHz oralig‘ida esa chiziqliroq bo‘lgan. Tadqiqotchilar magnit yo‘qotish faqat girdob toki emas, balki tabiiy rezonans, almashinuv rezonansi va girdob tokining birgalikdagi ta’siridan kelib chiqishini ilgari surgan.

Impedans muvofiqligi

Normallashtirilgan kirish impedansi quyidagi ifoda bilan hisoblangan:

\[ Z=\frac{Z_{\mathrm{in}}}{Z_0}=\sqrt{\frac{\mu_r}{\varepsilon_r}}\tanh\left(\frac{j\pi f d}{c}\sqrt{\mu_r\varepsilon_r}\right) \]

Bu yerda:

• Z_in: Materialning kirish impedansi,
• Z₀: Erkin fazoning impedansi,
• μ_r: Kompleks nisbiy magnit o‘tkazuvchanlik,
• ε_r: Kompleks nisbiy elektr o‘tkazuvchanlik,
• f: Chastota,
• d: Material qalinligi,
• c: Yorug‘lik tezligi.

|Z_in/Z₀| qiymatining 1 ga yaqinlashishi havo bilan material orasidagi impedans farqi kamayishi va to‘lqin sirtdan qaytish o‘rniga material ichiga kira olishini anglatadi.

To‘rtta namuna orasida LSCA-3 muayyan qalinlik va chastotalarda 1 ga eng ko‘p yaqinlashgani ko‘rsatilgan. LSCA-3 ning susayish koeffitsienti har bir chastotada eng yuqori emas; shunga qaramay muvozanatliroq impedans mosligi tufayli eng yaxshi umumiy qaytish yo‘qotishini hosil qilgan. Bu natija faqat yuqori yo‘qotish qobiliyati emas, balki to‘lqinning materialga kirishi ham muhimligini ko‘rsatadi.

Susayish koeffitsienti

Manbada susayish koeffitsienti quyidagicha berilgan:

\[ \alpha=\frac{\sqrt{2}\pi f}{c}\sqrt{(\mu''\varepsilon''-\mu'\varepsilon')+\sqrt{(\mu''\varepsilon''-\mu'\varepsilon')^2+(\mu''\varepsilon'+\mu'\varepsilon'')^2}} \]

α qiymati material ichiga kirgan elektromagnit to‘lqin qanchalik energiya yo‘qotishini ifodalaydi. Egri chiziqlarda chastota bilan ortadigan va bir necha rezonans cho‘qqilarini o‘z ichiga oladigan xatti-harakat kuzatilgan.

Chorak to‘lqin uzunligi yondashuvi

Moslashuv qalinligi quyidagi ifoda bilan berilgan:

\[ t_m=\frac{nc}{4f_m\sqrt{|\varepsilon_r||\mu_r|}} \]

Bu yerda t_m moslashuv qalinligi, f_m yutish cho‘qqisining chastotasi va n manbada ta’riflanmagan koeffitsient.

22-sahifadagi 8-rasm hisoblangan nazariy qalinliklarni tajribaviy qaytish yo‘qotishi cho‘qqilarining qalinliklari bilan taqqoslaydi. Egri chiziqlarning yaqinligi yutish cho‘qqilarining qalinlik oshgani sari pastroq chastotalarga siljishi chorak to‘lqin uzunligi interferensiyasiga mos kelishi sifatida talqin qilingan.

Bu mexanizmda materialning old va orqa yuzalaridan qaytgan to‘lqinlar faza farqi bir-birini qisman so‘ndiradigan tarzda hosil bo‘ladi; material ichiga kirgan qolgan energiya esa dielektrik va magnit yo‘qotishlar orqali sarflanadi.

Taklif qilingan elektromagnit to‘lqin yutish mexanizmi

23-sahifadagi 9-rasm tadqiqotchilar taklif qilgan mexanizmni oltita asosiy komponent bo‘yicha jamlaydi:

1. Impedans muvofiqligi: Ierarxik g‘ovaklar samarali elektr xususiyatlarini sozlab, to‘lqinning material ichiga kirishini osonlashtiradi.
2. O‘tkazuvchanlik yo‘qotishi: Karbonlashgan skeletda harakatlanuvchi zaryadlar elektr qarshilik orqali energiyani sarflaydi.
3. Dipol qutblanishi: Tuzilmaviy nuqsonlar va qutbli funksional guruhlar o‘zgaruvchan elektromagnit maydon ta’sirida qayta yo‘nalib yo‘qotish hosil qiladi.
4. Interfeys qutblanishi: Karbon-havo va temir-karbon kabi geterogen hududlarda zaryad to‘planishi yuz beradi.
5. Ko‘p martalik qaytish va sochilish: G‘ovak kanallar to‘lqin yo‘lini uzaytirib, material ichidagi o‘zaro ta’sir sonini oshiradi.
6. Magnit yo‘qotish: Temir saqlovchi zarrachalar tabiiy rezonans, almashinuv rezonansi va girdob toki kabi mexanizmlar orqali qo‘shimcha susayish ta’minlaydi.

Tadqiqotning o‘z ma’lumotlari dielektrik yo‘qotish magnit yo‘qotishdan kuchliroq ekanini ko‘rsatadi. Shu sabab materialning muvaffaqiyati “kuchli magnit yutgich” bo‘lishidan ko‘ra, ierarxik g‘ovak karbon tuzilmasining mos impedans muvofiqligi va ko‘plab dielektrik yo‘qotish mexanizmlari bilan izohlanishi kerak.

Tadqiqotning kuchli tomonlari

• Qayta tiklanadigan lignin hosilasi haqiqiy karbon prekursor sifatida ishlatilgan.
• Metall-fenolik tarmoq va radikal polimerlanish birgalikda qo‘llangan.
• Bir nechta formulatsiya ortogonal tajriba dizayni bilan saralangan.
• To‘rtta turli natriy lignosulfonat/tannin kislotasi nisbati tizimli ravishda taqqoslangan.
• SEM va BET ma’lumotlari g‘ovak tuzilishidagi o‘zgarishni qo‘llab-quvvatlaydi.
• Mikro, mezo va makro g‘ovaklar muvozanati samaradorlik bilan bog‘langan.
• Elektromagnit xususiyatlar 2–18 GHz kabi keng o‘lchov oralig‘ida o‘rganilgan.
• Qaytish yo‘qotishi turli qalinliklar uchun ikki va uch o‘lchamli xaritalar bilan ko‘rsatilgan.
• Impedans muvofiqligi va susayish qobiliyati alohida baholangan.
• Chorak to‘lqin uzunligi yondashuvi bilan qalinlik-chastota munosabati o‘rganilgan.

Tadqiqotning asosiy cheklovlari

• Tadqiqot peer review’dan o‘tmagan preprint.
• Har bir formulatsiya uchun mustaqil ishlab chiqarish takrori ko‘rsatilmagan.
• Elektromagnit o‘lchovlarda standart og‘ish, xato chizig‘i yoki ishonch oralig‘i berilmagan.
• Ortogonal tajriba natijalari uchun dispersiya tahlili yoki statistik ahamiyat testi bajarilmagan.
• Gidrogel tayyorlashda ishlatilgan haqiqiy natriy lignosulfonat va tannin kislotasi massalari berilmagan.
• Karbonlashtirish atmosferasi, gaz oqimi va qizdirish tezligi tushuntirilmagan.
• Persulfat tashabbuskor APS yoki KPS ekani izchil emas.
• FTIR o‘lchov oralig‘i shubhali va FTIR natijasi berilmagan.
• Namunaning parafindagi massa nisbati berilmagan.
• Samarali polosani hisoblashda ishlatilgan RL chegarasi ta’riflanmagan.
• Cole-Cole tenglamasi xato yoki to‘liq emas yozilgan.
• Raman, XRD va EDS tahlillarining ko‘pi faqat LSCA-3 uchun ko‘rsatilgan.
• Temirsiz nazorat namunasi bo‘lmagani sabab temirning katalitik va magnit hissasi ajratilmaydi.
• Magnit gisterezis yoki to‘yinish magnitlanishi o‘lchanmagan.
• Fe zarrachalarining o‘lchami va aniq faza tarkibi aniqlanmagan.
• Manfiy μ″ qiymatlarining o‘lchov takrorlanuvchanligi o‘rganilmagan.
• Materialning hajm zichligi yoki haqiqiy og‘irlik afzalligi berilmagan.
• Siqilish mustahkamligi, egiluvchanlik, mo‘rtlik va ishlov berish imkoniyati o‘lchanmagan.
• Namlik, harorat, oksidlanish va uzoq muddatli foydalanish barqarorligi o‘rganilmagan.
• Haqiqiy qoplama, to‘qimachilik, polimer kompozit yoki elektron tizimda sinov bajarilmagan.
• Elektromagnit xalaqitni ekranlash samaradorligi o‘lchanmagan.
• Ishlab chiqarish xarajati va hayot sikli baholash bajarilmagan.

Manbadagi muhim nomuvofiqliklar

• Ortogonal tajribada −52,61 dB olingan bo‘lsa-da, natijalarda −43,469 dB qiymat “optimal” sifatida berilgan; ikki optimallashtirish qamrovi aniq ajratilmagan.
• 4-jadval eng yuqori maxsus sirt maydonini LSCA-2 uchun beradi, matn esa LSCA-3 eng yuqori sirt maydoniga ega deb yozadi.
• Materiallar bo‘limidagi “ammonium persulphate, KPS” ifodasi bilan jadvallardagi APS qisqartmasi mos emas.
• FTIR oralig‘i 4000–5000 cm⁻¹ deb berilgan, ammo FTIR natijasi ko‘rsatilmagan.
• Cole-Cole tenglamasida ε″ hadi ikki xil o‘qni ifodalash uchun ikki marta ishlatilgan.
• Matnda “magnit yo‘qotish” ta’kidlangan bo‘lsa-da, tanδ_μ qiymatlari tanδ_ε qiymatlaridan ancha kichik ekani bildirilgan.
• Annotatsiyada temir aglomeratsiyani oldini olishi va katalitik grafitlanish ta’minlashi ilgari surilgan, lekin bevosita qiyosiy nazorat berilmagan.
• Yakuniy qo‘llanish “elektromagnit ekranlash” deb atalgan, biroq tadqiqotda ekranlash samaradorligi emas, qaytish yo‘qotishi o‘lchangan.

Tadqiqot qaysi natijalarni qo‘llab-quvvatlaydi?

• Ikki karra ko‘ndalang bog‘lanish orqali lignin asosidagi gidrogel va karbon aerogel ishlab chiqarilgan.
• Natriy lignosulfonat/tannin kislotasi nisbati g‘ovak morfologiyasini o‘zgartirgan.
• 20:1 nisbati eng muvozanatli ierarxik g‘ovak tuzilishini hosil qilgan.
• LSCA-3 eng yuqori jami va mezo g‘ovak hajmiga erishgan.
• LSCA-2 eng yuqori maxsus sirt maydoni va mikro g‘ovak hajmiga ega.
• Karbonlashtirilgan LSCA-3 ichida kristall Fe bilan mos keladigan XRD cho‘qqisi va keng Fe taqsimoti ko‘rilgan.
• To‘rtta nazoratli namuna orasida LSCA-3 eng yaxshi qaytish yo‘qotishi va polosalar kengligini ta’minlagan.
• LSCA-3 3,5 mm qalinlikda va 8 GHz da −43,469 dB RL_min bergan.
• G‘ovak muvozanati, impedans mosligi va dielektrik yo‘qotish samaradorlik bilan bog‘liq.
• Yutish cho‘qqilarining qalinlik bilan o‘zgarishi chorak to‘lqin uzunligi yondashuviga mos keladi.

Tadqiqot qaysi natijalarni isbotlamaydi?

• Material tijoriy elektromagnit himoya mahsulotlaridan ustun ekanini isbotlamaydi.
• −43,469 dB qiymati turli laboratoriyalarda takrorlanishini ko‘rsatmaydi.
• Materialning haqiqiy zichligi past yoki tuzilish jihatdan mustahkam ekanini ko‘rsatmaydi.
• Temir kuchli magnit yo‘qotish fazasi hosil qilganini bevosita magnit o‘lchovlar bilan isbotlamaydi.
• Katalitik grafitlanish temir sabab yuz berishini tasdiqlamaydi.
• Material haqiqiy 5G, radar yoki mikroto‘lqin qurilmalarida ishlashini ko‘rsatmaydi.
• Materialning elektromagnit ekranlash samaradorligini ko‘rsatmaydi.
• Ishlab chiqarish arzon yoki ekologik jihatdan ustun ekanini miqdoriy ko‘rsatmaydi.
• Laboratoriya miqyosidagi muzlatib quritish sanoat miqyosida iqtisodiy ekanini isbotlamaydi.
• Material uzoq muddat namlik, harorat va mexanik yuk ostida barqaror ekanini ko‘rsatmaydi.

Tadqiqot usuli va topilmalari

Texnik usul xulosasi

Tuzilmaviy topilmalar xulosasi

Elektromagnit samaradorlik xulosasi

Samaradorlikni belgilovchi tuzilish-xususiyat munosabati

Statistik va takrorlanuvchanlik bahosi

Tadqiqot ortogonal omillarni saralashda oraliq tahlilidan foydalangan. Biroq tajribalarning mustaqil takror soni, RL qiymatlarining o‘lchov noaniqligi, BET natijalarining takrorlanuvchanligi va turli ishlab chiqarish partiyalari orasidagi o‘zgaruvchanlik berilmagan.

RL_min qiymati elektromagnit parametrlardan hisoblangani sabab vektor tarmoq analizatori kalibrlashi, halqa namunaning o‘lcham tolerantligi, parafin aralashmasining bir xilligi va to‘ldiruvchi ulushi natijalarga ta’sir qilishi mumkin. Bu o‘zgaruvchilarga oid noaniqlik tahlili yo‘q.

Shu sabab LSCA-3 nazoratli seriya ichida eng yaxshi tendensiyani ko‘rsatgani aytilishi mumkin; ammo u boshqa namunalardan statistik jihatdan ustun yoki −43,469 dB qiymati takroriy ishlab chiqarishda bir xil qoladi degan xulosaga kelib bo‘lmaydi.

Manba va usul eslatmasi

Tadqiqotning to‘liq asl nomi: The Electromagnetic Wave Absorption Properties of Lignin-Based Carbon Aerogels Based on the Dual Cross-Linking Mechanism

Mualliflar va to‘g‘ri tartibi: Wanchao Sun, Hong Pan, Haidong Xu, Lihui Xu, Qun Yang, Hong Zhao, Chengjian Yao

Teng birinchi muallif yoki teng hissa: Yuklangan versiyada teng birinchi mualliflik yoki teng hissa bayonoti yo‘q.

Mas’ul muallif: Hong Pan

Mas’ul muallif izohi: Manbada “corresponding authors” ifodasi ko‘plikda ishlatilgan; biroq faqat Hong Pan yulduzcha bilan belgilangan va faqat uning elektron pochta manzili berilgan.

Mas’ul muallif elektron pochtasi: panhong@sues.edu.cn

Muassasa aloqasi: School of Textiles and Fashion, Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201620, China

ORCID: Yuklangan versiyada mualliflarning ORCID ma’lumotlari yo‘q.

DOI:10.2139/ssrn.7195525

Jurnal: Peer-reviewed jurnalda nashr etilmagan.

Asl jurnal nashriyoti: Mavjud emas.

Nashr platformasi: SSRN

Nashr sanasi: 28 July 2026. Sana SSRN qidiruv yozuvidagi nisbiy nashr ma’lumoti 1 August 2026 sanasi asosida yechilganiga tayanadi.

Manba turi: Tajribaviy gidrogel va karbon aerogel ishlab chiqarish, material tavsifi va elektromagnit to‘lqin yutish o‘lchovlarini o‘z ichiga olgan preprint tadqiqot

Peer-review holati: Tadqiqot peer review’dan o‘tmagan. Har sahifada “Preprint not peer reviewed” ogohlantirishi mavjud.

Rasmiy havola:SSRN rasmiy preprint sahifasi

Qabul qilinish, tasdiqlanish va qayta ko‘rib chiqish sanalari: Yuklangan versiyada mavjud emas.

Moliyalashtirish: Yuklangan versiyada moliyalashtirish bayonoti mavjud emas.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Yuklangan versiyada manfaatlar to‘qnashuvi bayonoti mavjud emas.

Ma’lumotga kirish: Xom vektor tarmoq analizatori ma’lumotlari, MATLAB hisoblash fayllari, g‘ovak tahlili ma’lumotlari va ishlab chiqarish retseptlari uchun ma’lumot ombori yoki kirish havolasi berilmagan.

Muallif hissalari: Yuklangan versiyada muallif hissasi rollari ko‘rsatilmagan.

Ushbu o‘zbekcha izoh tadqiqot matni, to‘rt qatlamli tayyorlash va mexanizm sxemalari, uch darajali ortogonal tajriba dizayni, to‘rtta jadvaldagi formulatsiya va g‘ovak ma’lumotlari, SEM tasvirlari, azot adsorbsiyasi-desorbsiyasi egri chiziqlari, Raman, XRD va EDS natijalari, qaytish yo‘qotishi xaritalari, elektromagnit parametr grafiklari, impedans muvofiqligi, susayish koeffitsienti va chorak to‘lqin uzunligi tahlili ko‘rib chiqilib tayyorlangan.

Tashqi manbalar faqat SSRN yozuvining mavjudligi, sarlavhasi va nashr vaqtining bibliografik jihatdan tasdiqlanishi maqsadida ishlatilgan. Tadqiqotning ilmiy topilmalariga tashqi manbalardan yangi tajriba natijasi qo‘shilmagan.

Tadqiqotning asosiy cheklovlari: peer review’dan o‘tmaganligi, ishlab chiqarish retseptidagi muhim tafsilotlar yetishmasligi, mustaqil takror va xato tahlili yo‘qligi, parafin to‘ldiruvchi ulushi tushuntirilmagani, ayrim tenglama va matnlardagi nomuvofiqliklar, magnit xususiyatlar bevosita o‘lchanmagani, haqiqiy qo‘llanish va chidamlilik sinovlari bajarilmagani hamda ekologik-iqtisodiy ustunlik da’volari miqdoriy tasdiqlanmagani.