bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2024-22-1-100-107bsuir-3863Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКАELECTRONICS, RADIOPHYSICS, RADIOENGINEERING, INFORMATICSПрограммная реализация методов моделирования взаимодействия электромагнитного излучения с углеродными нанокомпозитамиSoftware Implementation of Methods for Modeling the Interaction of Electromagnetic Radiation with Carbon NanocompositesЛихачевА. А.LikhachouА. А.

студ.

г. Минск

Student

Minsk

БарановаМ. С.BaranavaM. S.

Баранова Мария Сергеевна, канд. физ.-мат. наук, зав. студ. науч.-исслед. лаб.

220013, г. Минск, ул. П. Бровки, 6

Тел.: +375 17 293-88-90

Baranava Maryia Sergeevna, Cand. of Sci., Head of the Student Research Laboratory

220013, Minsk, P. Brovki St., 6

Tel.: +375 17 293-88-90

baranova@bsuir.byДанилюкА. Л.DanilyukA. L.

канд. физ.-мат. наук, доц. каф. микро- и наноэлектроники

г. Минск

Cand. of Sci., Associate Professor at the Department of Micro- and Nanoelectronics

Minsk

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиBelarusian State University of Informatics and Radioelectronics202428022024221100107Copyright © Лихачев А.А., Баранова М.С., Данилюк А.Л., 20242024Лихачев А.А., Баранова М.С., Данилюк А.Л.Likhachou А.А., Baranava M.S., Danilyuk A.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/3863

Рассмотрены методы моделирования взаимодействия электромагнитного излучения с углеродным наноструктурированным композитом, содержащим различные структурные элементы, такие как углеродные волокна, наночастицы, воздушные промежутки, переходные оболочки. Показано, что для эффективного и адекватного моделирования взаимодействия электромагнитного излучения с углеродным наноструктурированным композитом необходимо создание программного обеспечения в связи с наличием большого набора входных параметров, а также со сложностью вычислений. Сформулированы функциональные требования к программному обеспечению, отражающие выбор моделей и наличие удобного интерактивного интерфейса. Описана архитектура программного обеспечения, которое реализует модели взаимодействия электромагнитного излучения с углеродным наноструктурированным композитом, рассмотрена программная реализация (структура классов, методы, пользовательский интерфейс). В основе разработанного кода лежат апробированные физико-математические модели, которые дают возможность получить результаты, близкие к экспериментальным данным. Архитектура программного обеспечения позволяет эффективно управлять процессом моделирования, а также включает возможность модификации моделей и учет новых структурных элементов. Разработан интерактивный интерфейс для пользователей, позволяющий легко управлять параметрами модели и анализировать результаты численных экспериментов.

Methods for modeling the interaction of electromagnetic radiation with a carbon nanostructured composite containing various structural elements, such as carbon fibers, nanoparticles, air gaps, and transition shells are considered. It is shown that for effective and adequate modeling of the interaction of electromagnetic radiation with a carbon nanostructured composite, it is necessary to create software due to the presence of a large set of input parameters, as well as the complexity of calculations. Functional requirements for the software are formulated, reflecting the choice of models and the presence of a convenient interactive interface. The architecture of the software that implements models of interaction of electromagnetic radiation with a carbon nanostructured composite is described, and the software implementation (class structure, methods, user interface) is considered. The developed code is based on proven physical and mathematical models, which make it possible to obtain results close to experimental data. The software architecture allows to effectively manage the modeling process, and also includes the ability to modify models and take into account new structural elements. An interactive interface for users has been developed that allows to easily manage the model parameters and analyze the results of numerical experiments.

углеродный наноструктурированный композитэлектромагнитное излучениемодель эффективной средыэлектродинамические параметрыпрограммное обеспечениеcarbon nanostructured compositeelectromagnetic radiationeffective medium modelelectrodynamic parameterssoftwareReferencesВзаимодействие электромагнитного излучения с нанокомпозитом на основе углеродных волокон / А. Л. Данилюк [и др.] // Наука – инновационному развитию общества: матер. 3-й Междунар. науч.-практ. конф., Минск, 16 ноября 2018 г. Минск: Белар. навука, 2020. С. 118–128.Danilyuk A. L., Bogush V. A., Labunov V. A., Basaev A. S. (2020) Interaction of Electromagnetic Radiation with a Nanocomposite Based on Carbon Fibers. Science – Innovative Development of Society: Materials of the 3rd International. Scientific-Practical Conf., Minsk, Nov. 16, 2018. Minsk, Belaruskaya Navuka Pabl. 118–128 (in Russian).Bohren, C. F. Absorption and Scattering of Light by Small Particles / C. F. Bohren, D. R. Huffman. New York: John Wiley & Sons, 1998.Bohren C. F., Huffman D. R. (1998) Absorption and Scattering of Light by Small Particles. New York, John Wiley & Sons.Atdayev, A. Interaction of Electromagnetic Radiation in the 20–200 GHz Frequency Range with Arrays of Carbon Nanotubes with Ferromagnetic Nanoparticles / A. Atdayev, A. L. Danilyuk, S. L. Prischepa // Beilstein. 2015. No 6. Р. 1056–1064.Atdayev A., Danilyuk A. L., Prischepa S. L. (2015) Interaction of Electromagnetic Radiation in the 20–200 GHz Frequency Range with Arrays of Carbon Nanotubes with Ferromagnetic Nanoparticles. Beilstein. (6), 1056–1064.Microwave Absorption in Nanocomposite Material of Magnetically Functionalized Carbon Nanotubes / V. A. Labunov [et al.] // Journal Applied of Physics. 2012. Vol. 112, Nо 2.Labunov V. A., Danilyuk A. L., Prudnikava A. L., Komissarov I., Shulitski B. G., Speisser C., et al. (2012) Microwave Absorption in Nanocomposite Material of Magnetically Functionalized Carbon Nanotubes. Journal Applied of Physics. 112 (2).Interaction of Electromagnetic Radiation with Magnetically Functionalized CNT Nanocomposite in the Subterahertz Frequency Range / A. Atdaev [et al.] // Semiconductors. 2016. Vol. 50, Nо 13. P. 1702–1707.Atdaev A., Danilyuk A. L., Labunov V. A., Prischepa S. L., Pavlov A. A., Basaev A. S., et al. (2016) Interaction of Electromagnetic Radiation with Magnetically Functionalized CNT Nanocomposite in the Subterahertz Frequency Range. Semiconductors. 50 (13), 1702–1707.NumPy Documentation [Electronic Resource]. Mode of access: https://numpy.org/doc/stable/. Date of access: 02.10.2023.NumPy Documentation. Available: https://numpy.org/doc/stable/ (Accessed 2 October 2023).Matplotlib 3.8.0 Documentation [Electronic Resource]. Mode of access: https://matplotlib.org/stable/index.html. Date of access: 02.10.2023.Matplotlib 3.8.0 Documentation. Available: https://matplotlib.org/stable/index.html (Accessed 2 October 2023).Qt for Python [Electronic Resource]. Mode of access: https://doc.qt.io/qtforpython-6/. Date of access: 02.10.2023.Qt for Python. Available: https://doc.qt.io/qtforpython-6/ (Accessed 2 October 2023)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.