Программная реализация методов моделирования взаимодействия электромагнитного излучения с углеродными нанокомпозитами

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.

1. Взаимодействие 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.

2. Bohren, C. F. Absorption and Scattering of Light by Small Particles / C. F. Bohren, D. R. Huffman. New York: John Wiley & Sons, 1998.

3. 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.

4. Microwave Absorption in Nanocomposite Material of Magnetically Functionalized Carbon Nanotubes / V. A. Labunov [et al.] // Journal Applied of Physics. 2012. Vol. 112, Nо 2.

5. 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.

6. NumPy Documentation [Electronic Resource]. Mode of access: https://numpy.org/doc/stable/. Date of access: 02.10.2023.

7. Matplotlib 3.8.0 Documentation [Electronic Resource]. Mode of access: https://matplotlib.org/stable/index.html. Date of access: 02.10.2023.

8. Qt for Python [Electronic Resource]. Mode of access: https://doc.qt.io/qtforpython-6/. Date of access: 02.10.2023.