Electromagnetic Properties of Multiphase Dielectrics: A Primer on Modeling, Theory and Computation

اخیراً، کاربردهای متعددی که عمدتاً توسط میکروتکنولوژی هدایت می‌شوند، ظهور کرده‌اند که در آن استفاده از مواد با خواص الکترومغناطیسی (دی الکتریک) متناسب برای یک طراحی کلی موفق ضروری است. ویژگی‌های دانه‌بندی «تناسب‌شده» با ترکیب یک ماتریس پایه به‌راحتی قابل قالب‌گیری با ذرات دارای خواص دی الکتریک که برای ارائه خواص مؤثر (مطلوب) انتخاب شده‌اند، به دست می‌آیند.
در بسیاری از موارد، تجزیه و تحلیل چنین موادی نیازمند شبیه سازی پاسخ الکترومغناطیسی ماکروسکوپی و میکروسکوپی و همچنین پاسخ حرارتی جفت شده حاصل از آن است که می تواند برای تعیین خرابی های احتمالی در "نقاط داغ" مهم باشد.
تجزیه و تحلیل استرس. علاوه بر این، از آنجا که، اغلب، چنین فرآیندهایی شروع به فرآیندهای شیمیایی تخریبی می‌کنند، می‌توان مدل‌هایی را برای این فرآیندها نیز گنجاند.
هدف اصلی این کار ارائه مدل‌های پایه و استراتژی‌های حل عددی برای تجزیه و تحلیل پاسخ جفت شده چنین موادی با شبیه‌سازی مستقیم با استفاده از تجهیزات استاندارد لپ‌تاپ/رومیزی است. بر این اساس، این رساله شامل موارد زیر است:

(1) مبانی معادلات ماکسول،

(2) نظریه همگن سازی پایه،

(3) سیستم های جفت شده (الکترومغناطیسی) ، حرارتی، مکانیکی و شیمیایی)،

(4) روش های عددی و

(5) مقدمه ای برای انتخاب مسائل بیولوژیکی.

متن را می توان مشاهده کرد. به عنوان یک مونوگراف تحقیقاتی مناسب برای استفاده در دوره های مقطع کارشناسی ارشد یا دوره اول کارشناسی ارشد که برای دانشجویان رشته های علوم کاربردی، مکانیک و ریاضیات که علاقه مند به تجزیه و تحلیل مواد ذرات هستند، طراحی شده است.

Recently, several applications, primarily driven
by microtechnology, have emerged where the use of materials with
tailored electromagnetic (dielectric) properties are necessary for a successful overall design. The ``tailored'' aggregate properties are
achieved by combining an easily moldable base matrix with particles
having dielectric properties that are chosen to deliver (desired) effective properties.
In many cases, the analysis of such materials requires the simulation of the macroscopic and microscopic electromagnetic response, as well as its resulting coupled thermal response, which can be important to determine possible failures in ``hot spots.'' This necessitates
a stress analysis. Furthermore, because, oftentimes, such processes initiate degratory chemical processes, it can be necessary to also include models for these processes as well.
A central objective of this work is to provide basic models and numerical solution strategies to analyze the coupled response of
such materials by direct simulation using standard laptop/desktop equipment. Accordingly, this monograph covers:

(1) The foundations of Maxwell's equations,

(2) Basic homogenization theory,

(3) Coupled systems (electromagnetic, thermal, mechanical and chemical),

(4) Numerical methods and

(5) An introduction to select biological problems.

The text can be viewed as a research monograph suitable for use in an upper-division undergraduate or first year graduate course geared towards students in the applied sciences, mechanics and mathematics that have an interest in the analysis of particulate materials.