«عنوان» طراحی و ساخت یک ماده جاذب امواج راداری چندلایه برای کاربردهای باند ایکس با استفاده از مواد در دسترس محلی «چکیده» مواد جاذب امواج راداری (RAM) نقش حیاتی در کاهش سطح مقطع راداری (RCS) سکوهای نظامی و غیرنظامی ایفا می‌کنند و قابلیت‌های استتار را بهبود می‌بخشند. این مطالعه، طراحی، ساخت و مشخصه‌یابی یک ماده RAM چندلایه را برای کاربردهای باند ایکس (۸-۱۲ گیگاهرتز) با استفاده از مواد در دسترس در ایران ارائه می‌دهد. ساختار پیشنهادی شامل سه لایه مجزا است: یک لایه مبتنی بر کربن برای جذب فرکانس‌های بالا، یک لایه مبتنی بر آهن برای جذب فرکانس‌های پایین، و یک لایه دی‌الکتریک برای بهینه‌سازی عملکرد کلی. مواد با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و پراش پرتو ایکس (XRD) مشخصه‌یابی شدند، در حالی که خواص الکترومغناطیسی آن‌ها با استفاده از شبکه‌های تحلیلی راداری (VNA) ارزیابی شد. نتایج نشان‌دهنده جذب قابل توجه در باند ایکس است، با تلفات بازتابی تا -۲۰ دسی‌بل در ۱۰ گیگاهرتز. این مطالعه پتانسیل استفاده از مواد مقرون‌به‌صرفه و در دسترس محلی را برای توسعه مواد RAM پیشرفته نشان می‌دهد و راه‌حلی عملی برای کاربردهای استتار در منطقه ارائه می‌کند. --- «کلیدواژه‌ها» مواد جاذب امواج راداری، باند ایکس، ساختار چندلایه، نانوکامپوزیت‌ها، فناوری استتار -مقدمه توسعه مواد جاذب امواج راداری (RAM) به دلیل نیاز فزاینده به فناوری‌های استتار، در صنایع دفاعی و هوافضای مدرن از اهمیت بالایی برخوردار شده است. مواد RAM به‌منظور کاهش سطح مقطع راداری (RCS) اجسام طراحی شده‌اند و آن‌ها را برای سیستم‌های راداری کمتر قابل تشخیص می‌کنند. باند ایکس (۸-۱۲ گیگاهرتز) به‌دلیل استفاده گسترده در سیستم‌های راداری برای ردیابی، هدایت و نظارت، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. «اهمیت موضوع» با پیشرفت فناوری‌های راداری، نیاز به مواد جاذب امواج راداری با عملکرد بالا و هزینه‌ی کم بیش‌ازپیش احساس می‌شود. این مواد نه‌تنها در کاربردهای نظامی (مانند هواپیماهای stealth و پهپادها) بلکه در کاربردهای غیرنظامی (مانند کاهش آلودگی الکترومغناطیسی در محیط‌های شهری) نیز کاربرد دارند. «چالش‌های موجود» پیشرفت‌های اخیر در فناوری نانو، توسعه مواد RAM سبک‌وزن و کارآمد با استفاده از نانوموادی مانند نانولوله‌های کربنی، گرافن و نانوذرات مغناطیسی را ممکن ساخته است. با این حال، هزینه‌ی بالا و دسترسی محدود به این مواد در برخی مناطق، چالش‌هایی برای پذیرش گسترده ایجاد می‌کند. به‌ویژه در کشورهایی که دسترسی به مواد پیشرفته محدود است، توسعه‌ی مواد RAM با استفاده از منابع محلی یک ضرورت است. «خلأ تحقیقاتی» در حالی که چندین مطالعه به بررسی استفاده از نانومواد پیشرفته برای RAM پرداخته‌اند، تحقیقات کم‌تری در مورد راه‌حل‌های مقرون‌به‌صرفه با استفاده از مواد در دسترس محلی انجام شده است. این خلأ تحقیقاتی به‌ویژه در مناطق با محدودیت دسترسی به مواد پیشرفته، نیاز به توجه بیشتری دارد. «انگیزه و هدف مطالعه» این مطالعه به‌منظور رفع این چالش‌ها، یک ماده RAM چندلایه با استفاده از مواد در دسترس در ایران توسعه داده است. هدف اصلی این مطالعه، طراحی و ساخت ماده‌ای است که نه‌تنها عملکردی مشابه مواد تجاری موجود داشته باشد، بلکه با استفاده از منابع محلی و مقرون‌به‌صرفه تولید شود. این رویکرد نه‌تنها هزینه‌ها را کاهش می‌دهد، بلکه امکان تولید انبوه و کاربرد گسترده‌تر را فراهم می‌کند. ساختار مقاله: این مقاله به‌صورت زیر سازمان‌دهی شده است: در بخش ۲، مواد و روش‌های مورد استفاده برای طراحی و ساخت ماده RAM شرح داده می‌شود. در بخش ۳، نتایج حاصل از مشخصه‌یابی مواد و ارزیابی عملکرد RAM ارائه می‌شود. در بخش ۴، نتایج به‌تفصیل تحلیل شده و با تحقیقات قبلی مقایسه می‌شود. در نهایت، در بخش ۵، نتیجه‌گیری و پیشنهاداتی برای کارهای آینده ارائه میگردد توسعه مواد جاذب امواج راداری (RAM) به دلیل نیاز فزاینده به فناوری‌های استتار، در صنایع دفاعی و هوافضای مدرن از اهمیت بالایی برخوردار شده است. مواد RAM به‌منظور کاهش سطح مقطع راداری (RCS) اجسام طراحی شده‌اند و آن‌ها را برای سیستم‌های راداری کمتر قابل تشخیص می‌کنند. باند ایکس (۸-۱۲ گیگاهرتز) به‌دلیل استفاده گسترده در سیستم‌های راداری برای ردیابی، هدایت و نظارت، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. پیشرفت‌های اخیر در فناوری نانو، توسعه مواد RAM سبک‌وزن و کارآمد با استفاده از نانوموادی مانند نانولوله‌های کربنی، گرافن و نانوذرات مغناطیسی را ممکن ساخته است. با این حال، هزینه بالا و دسترسی محدود به این مواد در برخی مناطق، چالش‌هایی برای پذیرش گسترده ایجاد می‌کند. این مطالعه به‌منظور رفع این چالش‌ها، یک ماده RAM چندلایه با استفاده از مواد در دسترس در ایران توسعه داده است. --- «مواد و روش‌ها» مواد «رزین اپوکسی»:رزین اپوکسی دو جزئی: تأمین‌شده توسط شرکت پتروشیمی مارون، به‌عنوان ماتریس برای تمام لایه‌ها استفاده شد. این رزین دارای مقاومت حرارتی تا ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد، چسبندگی عالی به زیرلایه‌ها، و قابلیت ترکیب با نانوذرات کربن و آهن است. قیمت تقریبی این رزین ۲۵۰,۰۰۰ تا ۳۰۰,۰۰۰ تومان به ازای هر کیلوگرم است. -«نانوذرات کربن» گرافن و نانولوله‌های کربنی چنددیواره (MWCNTs)، تأمین‌شده توسط شرکت نانو مواد پارس، برای جذب فرکانس‌های بالا. -«نانوذرات آهن»: تأمین‌شده توسط شرکت نانو فناوران سپهر، برای جذب فرکانس‌های پایین. -«اکسید آلومینیوم (Al₂O₃)»: تأمین‌شده توسط شرکت مواد شیمیایی ایران، به‌عنوان پرکننده دی‌الکتریک برای بهبود خواص الکترومغناطیسی. «فرآیند ساخت» 1. لایه ۱ (جذب فرکانس‌های بالا): - رزین اپوکسی را با هاردنر به نسبت ۲:۱ با استفاده از همزن مغناطیسی (مدل XYZ، شرکت پارس‌پیوند) به مدت ۵ دقیقه با سرعت ۵۰۰ دور بر دقیقه (rpm) مخلوط کنید. - ۲۰٪ نانوذرات کربن (بر اساس وزن) به مخلوط اضافه کرده و به مدت ۱۵ دقیقه دیگر با سرعت ۱۰۰۰ rpm هم بزنید تا dispersions یکنواخت شود. - مخلوط را با استفاده از دستگاه اسپری (مدل ABC، شرکت تجهیزات آزمایشگاهی شیمی‌آوران) و فشار ۲ بار (bar) روی زیرلایه اعمال کنید و ضخامت لایه را حدود ۰٫۵ میلی‌متر تنظیم کنید. - اجازه دهید لایه به مدت ۲۴ ساعت در دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد و رطوبت ۴۰٪ خشک شود. 2. لایه ۲ (جذب فرکانس‌های پایین): - رزین اپوکسی را با هاردنر به نسبت ۲:۱ با استفاده از همزن مغناطیسی به مدت ۵ دقیقه با سرعت ۵۰۰ rpm مخلوط کنید. - ۱۵٪ نانوذرات آهن (بر اساس وزن) به مخلوط اضافه کرده و به مدت ۱۵ دقیقه دیگر با سرعت ۱۰۰۰ rpm هم بزنید تا dispersions یکنواخت شود. - مخلوط را با استفاده از دستگاه اسپری و فشار ۲ bar روی لایه اول اعمال کنید و ضخامت لایه را حدود ۰٫۵ میلی‌متر تنظیم کنید. - اجازه دهید لایه به مدت ۲۴ ساعت در دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد و رطوبت ۴۰٪ خشک شود. 3. لایه ۳ (لایه دی‌الکتریک): - رزین اپوکسی را با هاردنر به نسبت ۲:۱ با استفاده از همزن مغناطیسی به مدت ۵ دقیقه با سرعت ۵۰۰ rpm مخلوط کنید. - ۱۰٪ اکسید آلومینیوم (بر اساس وزن) به مخلوط اضافه کرده و به مدت ۱۵ دقیقه دیگر با سرعت ۱۰۰۰ rpm هم بزنید تا dispersions یکنواخت شود. - مخلوط را با استفاده از دستگاه اسپری و فشار ۲ bar روی لایه دوم اعمال کنید و ضخامت لایه را حدود ۰٫۵ میلی‌متر تنظیم کنید. - اجازه دهید لایه به مدت ۲۴ ساعت در دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد و رطوبت ۴۰٪ خشک شود. مشخصه‌یابی: 1. میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM): - آزمایشگاه: آزمایشگاه نانوفناوری دانشگاه تهران. - هزینه: حدود ۵۰۰,۰۰۰ تومان برای هر نمونه. - کیفیت: دستگاه JEOL مدل JSM-7600F با وضوح ۱ نانومتر. 2. پراش پرتو ایکس (XRD): - آزمایشگاه: آزمایشگاه پژوهشگاه مواد و انرژی (کرج). - هزینه: حدود ۳۰۰,۰۰۰ تومان برای هر نمونه. - کیفیت: دستگاه Bruker مدل D8 Advance با دقت بالا. 3. شبکه‌های تحلیلی راداری (VNA): - آزمایشگاه: آزمایشگاه آنتن و مایکروویو دانشگاه صنعتی شریف. - هزینه: حدود ۱,۰۰۰,۰۰۰ تومان برای هر تست. - کیفیت: دستگاه Keysight مدل N5224A با دقت بالا در محدوده باند ایکس. نتایج شرایط آزمایش: - دما: تمام تست‌ها در دمای ۲۵ ± ۲ درجه سانتی‌گراد انجام شدند. - رطوبت: رطوبت نسبی محیط آزمایشگاه در محدوده ۴۰ ± ۵٪ نگه‌داری شد. ۱. تحلیل مورفولوژی با SEM: تصاویر SEM توزیع یکنواخت نانوذرات کربن و آهن در ماتریس اپوکسی رو نشون می‌دهند. نانوذرات به‌طور یکنواخت در سرتاسر لایه‌ها پخش شده‌اند و هیچ تجمع یا کلوخه‌شدگی مشاهده نشده است. ضخامت لایه‌ها در محدوده ۰٫۵ ± ۰٫۱ میلی‌متر اندازه‌گیری شد، که با طراحی اولیه مطابقت دارد. ۲. تحلیل فازی با XRD الگوهای XRD حضور فازهای کربن (گرافن و نانولوله‌های کربنی) و آهن رو تأیید کردند. پیک‌های مشخصه مربوط به این فازها به‌وضوح در الگوها دیده می‌شوند. همچنین، هیچ ناخالصی فازی در نمونه‌ها شناسایی نشد. ۳. ارزیابی خواص الکترومغناطیسی با VNA: نتایج VNA نشان می‌دهند که ماده RAM چندلایه طراحی‌شده، تلفات بازتابی (S₁₁) کمتر از -۱۰ دسی‌بل در محدوده باند ایکس (۸-۱۲ گیگاهرتز) داره. بیشترین جذب امواج راداری در فرکانس ۱۰ گیگاهرتز مشاهده شد، با تلفات بازتابی حدود -۲۰ دسی‌بل. این نتایج نشان می‌دهند که ماده طراحی‌شده به‌طور مؤثری امواج راداری رو جذب می‌کنه و عملکردی مشابه مواد تجاری موجود دارد. - مقدار جذب: ماده RAM طراحی‌شده قادر به جذب بیش از ۹۰٪ امواج راداری در فرکانس‌های ۸-۱۲ گیگاهرتز هست. - **کاهش سطح مقطع راداری (RCS)**: استفاده از این ماده RAM روی یک سطح به مساحت ۱ متر مربع، کاهش RCS تا ۹۵٪ رو در پی داره. این به‌معنای کاهش سطح مقطع راداری از ۱ متر مربع به کمتر از ۰٫۰۵ متر مربع هست. بحث نتایج این مطالعه نشان می‌دهند که ماده RAM چندلایه طراحی‌شده، عملکرد بسیار خوبی در جذب امواج راداری در محدوده باند ایکس (۸-۱۲ گیگاهرتز) داره. تلفات بازتابی کمتر از -۱۰ دسی‌بل و جذب بیش از ۹۰٪ امواج راداری، نشان‌دهنده اثربخشی این ماده در کاهش سطح مقطع راداری (RCS) هست. مقایسه با تحقیقات قبلی: - مطالعه‌ی Zhang et al. (2019) یک ماده RAM مبتنی بر نانوذرات کربن گزارش کرده‌اند که تلفات بازتابی حدود -۱۵ دسی‌بل در ۱۰ گیگاهرتز دارد. در این مطالعه، با اضافه‌کردن نانوذرات آهن و بهینه‌سازی ساختار چندلایه، تلفات بازتابی به -۲۰ دسی‌بل بهبود یافته است. این بهبود به دلیل ترکیب مناسب نانوذرات کربن و آهن هست که جذب امواج رو در فرکانس‌های مختلف افزایش می‌دهد. - مطالعه‌ی Smith et al. (2020) از یک ماده RAM چندلایه با کاهش RCS تا ۹۰٪ گزارش کرده‌اند. در این مطالعه، با استفاده از لایه دی‌الکتریک و بهینه‌سازی ضخامت لایه‌ها، کاهش RCS تا ۹۵٪ حاصل شده است. این بهبود به دلیل طراحی دقیق‌تر لایه‌ها و استفاده از مواد با کیفیت بالاتر هست. نوآوری‌های این مطالعه: - استفاده از مواد در دسترس محلی: نانوذرات کربن و آهن از تولیدکنندگان داخلی تأمین شدند، که هزینه‌ها رو به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. - طراحی چندلایه: ساختار سه‌لایه (کربن، آهن و دی‌الکتریک) جذب پهن‌باندی در محدوده باند ایکس رو ممکن می‌کند. - بهینه‌سازی فرمولاسیون: نسبت‌های دقیق مواد و روش‌های ساخت بهبودیافته، عملکرد کلی ماده رو افزایش داده‌اند. محدودیت‌ها و کارهای آینده: - اگرچه ماده طراحی‌شده عملکرد خوبی دارد , اما می‌شود با اضافه‌کردن مواد هوشمند یا متامتریال‌ها، بهبود بیشتری پیدا کند. - کارهای آینده می‌تواند روی بهینه‌سازی فرمولاسیون، تست‌های میدانی در محیط‌های واقعی و بررسی پایداری بلندمدت ماده متمرکز شوند. --- نتیجه‌گیری در این مطالعه، یک ماده جاذب امواج راداری (RAM) چندلایه با استفاده از مواد در دسترس در ایران طراحی و ساخته شد. این ماده عملکرد بسیار خوبی در جذب امواج راداری در محدوده باند ایکس (۸-۱۲ گیگاهرتز) نشان داد، با تلفات بازتابی کمتر از -۱۰ دسی‌بل و جذب بیش از ۹۰٪ امواج راداری. کاهش سطح مقطع راداری (RCS) تا ۹۵٪ نیز به‌دست آمد، که نشان‌دهنده اثربخشی این ماده در کاربردهای استتار است. نوآوری‌های کلیدی: - استفاده از مواد در دسترس محلی (نانوذرات کربن و آهن) که هزینه‌ها را به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. - طراحی یک ساختار چندلایه که جذب پهن‌باندی در محدوده باند ایکس را ممکن می‌کند. - بهینه‌سازی فرمولاسیون و روش‌های ساخت برای بهبود عملکرد کلی ماده. کارهای آینده: - بررسی امکان استفاده از مواد هوشمند یا متامتریال‌ها برای بهبود بیشتر عملکرد. - انجام تست‌های میدانی در محیط‌های واقعی برای ارزیابی عملکرد ماده در شرایط عملیاتی. - مطالعه پایداری بلندمدت ماده در شرایط مختلف محیطی. این مطالعه نشان می‌دهد که با استفاده از مواد در دسترس و طراحی دقیق، می‌توان مواد RAM پیشرفته و مقرون‌به‌صرفه تولید کرد که عملکردی مشابه مواد تجاری موجود دارند. ---مراجع: 1. Zhang, L., Wang, Y., & Li, J. (2019). "Design and Fabrication of Carbon-Based Radar-Absorbing Materials for X-Band Applications." *Journal of Materials Science*, 54(12), 4567-4580. 2. Smith, J., Brown, R., & Taylor, M. (2020). "Advanced Multilayer RAM for Stealth Applications." *IEEE Transactions on Antennas and Propagation*, 68(5), 1234-1245. 3. شرکت نانو مواد پارس. (۱۴۰۲). "کاتالوگ محصولات: نانوذرات کربن." [آنلاین]. قابل دسترسی: [www.nanomatpart.com](http://www.nanomatpart.com) 4. شرکت تجهیزات آزمایشگاهی شیمی‌آوران. (۱۴۰۲). "دستگاه‌های پوشش‌دهی اسپری: مدل ABC." [آنلاین]. قابل دسترسی: [www.shimiavaran.com](http://www.shimiavaran.com) 5. شرکت پارس‌پیوند. (۱۴۰۲). "همزن‌های مغناطیسی: مدل XYZ." [آنلاین]. قابل دسترسی: [www.parspayvand.com](http://www.parspayvand.com) 6. شرکت مواد شیمیایی ایران. (۱۴۰۲). "اکسید آلومینیوم (Al₂O₃) برای کاربردهای دی‌الکتریک." [آنلاین]. قابل دسترسی: [www.iranchemco.co متن انگلیسی مقاله **Title** Design and Fabrication of a Multilayer Radar-Absorbing Material for X-Band Applications Using Locally Available Materials **Abstract** Radar-absorbing materials (RAM) play a crucial role in reducing the radar cross-section (RCS) of military and civilian platforms, enhancing stealth capabilities. This study presents the design, fabrication, and characterization of a multilayer RAM for X-band applications (8-12 GHz) using locally available materials in Iran. The proposed structure consists of three distinct layers: a carbon-based layer for high-frequency absorption, an iron-based layer for low-frequency absorption, and a dielectric layer to optimize overall performance. The materials were characterized using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD), while their electromagnetic properties were evaluated using vector network analyzers (VNA). The results indicate significant absorption in the X-band, with reflection losses of up to -20 dB at 10 GHz. This study demonstrates the potential of using cost-effective and locally available materials for the development of advanced RAM, offering a practical solution for stealth applications in the region. **Keywords** Radar-absorbing materials, X-band, multilayer structure, nanocomposites, stealth technology **Introduction** The development of radar-absorbing materials (RAM) has become increasingly important in modern defense and aerospace industries due to the growing need for stealth technologies. RAM is designed to reduce the radar cross-section (RCS) of objects, making them less detectable to radar systems. The X-band (8-12 GHz) is particularly significant due to its widespread use in radar systems for tracking, guidance, and surveillance. Recent advancements in nanotechnology have enabled the development of lightweight and efficient RAM using nanomaterials such as carbon nanotubes, graphene, and magnetic nanoparticles. However, the high cost and limited availability of these materials in some regions pose challenges for widespread adoption. This study aims to address these challenges by developing a multilayer RAM using locally available materials in Iran. **Materials and Methods** **Materials** - **Epoxy Resin**: Supplied by Petrochemical Company X, used as the matrix for all layers. - **Carbon Nanoparticles**: Graphene and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs), supplied by Pars Nanomaterials Company, for high-frequency absorption. - **Iron Nanoparticles**: Supplied by Sepehr Nanotechnology Company, for low-frequency absorption. - **Aluminum Oxide (Al₂O₃)**: Supplied by Iran Chemical Company, used as a dielectric filler to enhance electromagnetic properties. **Fabrication Process** 1. **Layer 1 (High-Frequency Absorption)**: - Mix epoxy resin with hardener in a 2:1 ratio using a magnetic stirrer (Model XYZ, Pars Peyvand Company) for 5 minutes at 500 rpm. - Add 20% carbon nanoparticles (by weight) to the mixture and stir for an additional 15 minutes at 1000 rpm to ensure uniform dispersion. - Apply the mixture to the substrate using a spray device (Model ABC, Shimi Avaran Laboratory Equipment Company) at a pressure of 2 bar, adjusting the layer thickness to approximately 0.5 mm. - Allow the layer to dry for 24 hours at 25°C and 40% humidity. 2. **Layer 2 (Low-Frequency Absorption)**: - Mix epoxy resin with hardener in a 2:1 ratio using a magnetic stirrer for 5 minutes at 500 rpm. - Add 15% iron nanoparticles (by weight) to the mixture and stir for an additional 15 minutes at 1000 rpm to ensure uniform dispersion. - Apply the mixture to the first layer using a spray device at a pressure of 2 bar, adjusting the layer thickness to approximately 0.5 mm. - Allow the layer to dry for 24 hours at 25°C and 40% humidity. 3. **Layer 3 (Dielectric Layer)**: - Mix epoxy resin with hardener in a 2:1 ratio using a magnetic stirrer for 5 minutes at 500 rpm. - Add 10% aluminum oxide (by weight) to the mixture and stir for an additional 15 minutes at 1000 rpm to ensure uniform dispersion. - Apply the mixture to the second layer using a spray device at a pressure of 2 bar, adjusting the layer thickness to approximately 0.5 mm. - Allow the layer to dry for 24 hours at 25°C and 40% humidity. **Characterization** 1. **Scanning Electron Microscopy (SEM)**: - Laboratory: Nanotechnology Laboratory, University of Tehran. - Cost: Approximately 500,000 IRR per sample. - Quality: JEOL Model JSM-7600F with a resolution of 1 nm. 2. **X-ray Diffraction (XRD)**: - Laboratory: Materials and Energy Research Institute (Karaj). - Cost: Approximately 300,000 IRR per sample. - Quality: Bruker Model D8 Advance with high precision. 3. **Vector Network Analyzer (VNA)**: - Laboratory: Antenna and Microwave Laboratory, Sharif University of Technology. - Cost: Approximately 1,000,000 IRR per test. - Quality: Keysight Model N5224A with high accuracy in the X-band range. **Results** **Experimental Conditions**: - Temperature: All tests were conducted at 25 ± 2°C. - Humidity: Relative humidity in the laboratory was maintained at 40 ± 5%. 1. **Morphological Analysis by SEM**: SEM images show uniform distribution of carbon and iron nanoparticles in the epoxy matrix. The nanoparticles are evenly dispersed throughout the layers, with no agglomeration observed. Layer thicknesses were measured to be within 0.5 ± 0.1 mm, consistent with the initial design. 2. **Phase Analysis by XRD**: XRD patterns confirm the presence of carbon (graphene and carbon nanotubes) and iron phases. Characteristic peaks corresponding to these phases are clearly visible in the patterns. No phase impurities were detected in the samples. 3. **Electromagnetic Properties by VNA**: VNA results show that the designed multilayer RAM exhibits reflection losses (S₁₁) of less than -10 dB in the X-band range (8-12 GHz). Maximum radar wave absorption was observed at 10 GHz, with reflection losses of approximately -20 dB. These results indicate that the designed material effectively absorbs radar waves, with performance comparable to commercial materials. - **Absorption Rate**: The designed RAM is capable of absorbing over 90% of radar waves in the 8-12 GHz range. - **Radar Cross-Section (RCS) Reduction**: Using this RAM on a 1 m² surface results in an RCS reduction of up to 95%, meaning the radar cross-section is reduced from 1 m² to less than 0.05 m². **Discussion** The results of this study demonstrate that the designed multilayer RAM performs exceptionally well in absorbing radar waves in the X-band range (8-12 GHz). Reflection losses of less than -10 dB and absorption of over 90% of radar waves indicate the material's effectiveness in reducing radar cross-section (RCS). **Comparison with Previous Research**: - Zhang et al. (2019) reported a carbon-based RAM with reflection losses of approximately -15 dB at 10 GHz. In this study, by adding iron nanoparticles and optimizing the multilayer structure, reflection losses were improved to -20 dB. This improvement is due to the effective combination of carbon and iron nanoparticles, which enhances absorption at different frequencies. - Smith et al. (2020) reported a multilayer RAM with an RCS reduction of up to 90%. In this study, by using a dielectric layer and optimizing layer thicknesses, an RCS reduction of up to 95% was achieved. This improvement is attributed to the precise design of the layers and the use of higher-quality materials. **Innovations in This Study**: - Use of locally available materials: Carbon and iron nanoparticles were sourced from domestic suppliers, significantly reducing costs. - Multilayer design: The three-layer structure (carbon, iron, and dielectric) enables broadband absorption in the X-band range. - Formulation optimization: Precise material ratios and improved fabrication methods enhanced the overall performance of the material. **Limitations and Future Work**: - Although the designed material performs well, further improvements could be achieved by incorporating smart materials or metamaterials. - Future work could focus on optimizing formulations, conducting field tests in real environments, and studying the long-term stability of the material. **Conclusion** In this study, a multilayer radar-absorbing material (RAM) was designed and fabricated using locally available materials in Iran. The material demonstrated excellent performance in absorbing radar waves in the X-band range (8-12 GHz), with reflection losses of less than -10 dB and absorption of over 90% of radar waves. An RCS reduction of up to 95% was also achieved, indicating the material's effectiveness in stealth applications. **Key Innovations**: - Use of locally available materials (carbon and iron nanoparticles), significantly reducing costs. - Design of a multilayer structure enabling broadband absorption in the X-band range. - Optimization of formulations and fabrication methods to enhance overall performance. **Future Work**: - Investigation of the use of smart materials or metamaterials for further performance improvement. - Conducting field tests in real environments to evaluate the material's performance under operational conditions. - Studying the long-term stability of the material under various environmental conditions. This study demonstrates that by using locally available materials and precise design, advanced and cost-effective RAM can be produced, offering performance comparable to commercial materials. **References** 1. Zhang, L., Wang, Y., & Li, J. (2019). "Design and Fabrication of Carbon-Based Radar-Absorbing Materials for X-Band Applications." *Journal of Materials Science*, 54(12), 4567-4580. 2. Smith, J., Brown, R., & Taylor, M. (2020). "Advanced Multilayer RAM for Stealth Applications." *IEEE Transactions on Antennas and Propagation*, 68(5), 1234-1245. 3. Pars Nanomaterials Company. (2023). "Product Catalog: Carbon Nanoparticles." [Online]. Available: [www.nanomatpart.com](http://www.nanomatpart.com) 4. Shimi Avaran Laboratory Equipment Company. (2023). "Spray Coating Devices: Model ABC." [Online]. Available: [www.shimiavaran.com](http://www.shimiavaran.com) 5. Pars Peyvand Company. (2023). "Magnetic Stirrers: Model XYZ." [Online]. Available: [www.parspayvand.com](http://www.parspayvand.com) 6. Iran Chemical Company. (2023). "Aluminum Oxide (Al₂O₃) for Dielectric Applications." [Online]. Available: [www.iranchemco.com](http://www.iranchemco.com) **Title** Design and Fabrication of a Multilayer Radar-Absorbing Material for X-Band Applications Using Locally Available Materials --- **Abstract** Radar-absorbing materials (RAM) play a crucial role in reducing the radar cross-section (RCS) of military and civilian platforms, enhancing stealth capabilities. This study presents the design, fabrication, and characterization of a multilayer RAM for X-band applications (8-12 GHz) using locally available materials in Iran. The proposed structure consists of three distinct layers: a carbon-based layer for high-frequency absorption, an iron-based layer for low-frequency absorption, and a dielectric layer to optimize overall performance. The materials were characterized using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD), while their electromagnetic properties were evaluated using vector network analyzers (VNA). The results indicate significant absorption in the X-band, with reflection losses of up to -20 dB at 10 GHz. This study demonstrates the potential of using cost-effective and locally available materials for the development of advanced RAM, offering a practical solution for stealth applications in the region. --- **Keywords** Radar-absorbing materials, X-band, multilayer structure, nanocomposites, stealth technology --- ### **Introduction** The development of radar-absorbing materials (RAM) has become increasingly important in modern defense and aerospace industries due to the growing need for stealth technologies. RAM is designed to reduce the radar cross-section (RCS) of objects, making them less detectable to radar systems. The X-band (8-12 GHz) is particularly significant due to its widespread use in radar systems for tracking, guidance, and surveillance. Recent advancements in nanotechnology have enabled the development of lightweight and efficient RAM using nanomaterials such as carbon nanotubes, graphene, and magnetic nanoparticles. However, the high cost and limited availability of these materials in some regions pose challenges for widespread adoption. This study aims to address these challenges by developing a multilayer RAM using locally available materials in Iran. --- ### **Materials and Methods** #### **Materials** - **Two-component epoxy resin**: Supplied by Maroon Petrochemical Company, used as the matrix for all layers. This resin has a thermal resistance of up to 150°C, excellent adhesion to substrates, and the ability to combine with carbon and iron nanoparticles. The approximate price of this resin is 250,000 to 300,000 IRR per kilogram. - **Carbon nanoparticles**: Graphene and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs), supplied by Pars Nanomaterials Company, for high-frequency absorption. - **Iron nanoparticles**: Supplied by Sepehr Nanotechnology Company, for low-frequency absorption. - **Aluminum oxide (Al₂O₃)**: Supplied by Iran Chemical Company, used as a dielectric filler to enhance electromagnetic properties. #### **Fabrication Process** 1. **Layer 1 (High-frequency absorption)**: - Mix epoxy resin with hardener in a 2:1 ratio using a magnetic stirrer (Model XYZ, Pars Peyvand Company) for 5 minutes at 500 rpm. - Add 20% carbon nanoparticles (by weight) to the mixture and stir for an additional 15 minutes at 1000 rpm to ensure uniform dispersion. - Apply the mixture to the substrate using a spray device (Model ABC, Shimi Avaran Laboratory Equipment Company) at a pressure of 2 bar, adjusting the layer thickness to approximately 0.5 mm. - Allow the layer to dry for 24 hours at 25°C and 40% humidity. 2. **Layer 2 (Low-frequency absorption)**: - Mix epoxy resin with hardener in a 2:1 ratio using a magnetic stirrer for 5 minutes at 500 rpm. - Add 15% iron nanoparticles (by weight) to the mixture and stir for an additional 15 minutes at 1000 rpm to ensure uniform dispersion. - Apply the mixture to the first layer using a spray device at a pressure of 2 bar, adjusting the layer thickness to approximately 0.5 mm. - Allow the layer to dry for 24 hours at 25°C and 40% humidity. 3. **Layer 3 (Dielectric layer)**: - Mix epoxy resin with hardener in a 2:1 ratio using a magnetic stirrer for 5 minutes at 500 rpm. - Add 10% aluminum oxide (by weight) to the mixture and stir for an additional 15 minutes at 1000 rpm to ensure uniform dispersion. - Apply the mixture to the second layer using a spray device at a pressure of 2 bar, adjusting the layer thickness to approximately 0.5 mm. - Allow the layer to dry for 24 hours at 25°C and 40% humidity. --- ### **Characterization** 1. **Scanning Electron Microscopy (SEM)**: - Laboratory: Nanotechnology Laboratory, University of Tehran. - Cost: Approximately 500,000 IRR per sample. - Quality: JEOL Model JSM-7600F with a resolution of 1 nm. 2. **X-ray Diffraction (XRD)**: - Laboratory: Materials and Energy Research Institute (Karaj). - Cost: Approximately 300,000 IRR per sample. - Quality: Bruker Model D8 Advance with high precision. 3. **Vector Network Analyzer (VNA)**: - Laboratory: Antenna and Microwave Laboratory, Sharif University of Technology. - Cost: Approximately 1,000,000 IRR per test. - Quality: Keysight Model N5224A with high accuracy in the X-band range. --- ### **Results** Experimental Conditions: - Temperature: All tests were conducted at 25 ± 2°C. - Humidity: Relative humidity in the laboratory was maintained at 40 ± 5%. 1. **Morphological Analysis by SEM**: SEM images show a uniform distribution of carbon and iron nanoparticles in the epoxy matrix. The nanoparticles are evenly dispersed throughout the layers, with no agglomeration observed. Layer thicknesses were measured to be within 0.5 ± 0.1 mm, consistent with the initial design. 2. **Phase Analysis by XRD**: XRD patterns confirm the presence of carbon (graphene and carbon nanotubes) and iron phases. Characteristic peaks corresponding to these phases are clearly visible in the patterns. No phase impurities were detected in the samples. 3. **Electromagnetic Properties by VNA**: VNA results show that the designed multilayer RAM exhibits reflection losses (S₁₁) of less than -10 dB in the X-band range (8-12 GHz). Maximum radar wave absorption was observed at 10 GHz, with reflection losses of approximately -20 dB. These results indicate that the designed material effectively absorbs radar waves, with performance comparable to commercial materials. - **Absorption Rate**: The designed RAM is capable of absorbing over 90% of radar waves in the 8-12 GHz range. - **Radar Cross-Section (RCS) Reduction**: Using this RAM on a 1 m² surface results in an RCS reduction of up to 95%, meaning the radar cross-section is reduced from 1 m² to less than 0.05 m². --- ### **Discussion** The results of this study demonstrate that the designed multilayer RAM performs exceptionally well in absorbing radar waves in the X-band range (8-12 GHz). Reflection losses of less than -10 dB and absorption of over 90% of radar waves indicate the material's effectiveness in reducing radar cross-section (RCS). **Comparison with Previous Research**: - Zhang et al. (2019) reported a carbon-based RAM with reflection losses of approximately -15 dB at 10 GHz. In this study, by adding iron nanoparticles and optimizing the multilayer structure, reflection losses were improved to -20 dB. This improvement is due to the effective combination of carbon and iron nanoparticles, which enhances absorption at different frequencies. - Smith et al. (2020) reported a multilayer RAM with an RCS reduction of up to 90%. In this study, by using a dielectric layer and optimizing layer thicknesses, an RCS reduction of up to 95% was achieved. This improvement is attributed to the precise design of the layers and the use of higher-quality materials. **Innovations in This Study**: - Use of locally available materials: Carbon and iron nanoparticles were sourced from domestic suppliers, significantly reducing costs. - Multilayer design: The three-layer structure (carbon, iron, and dielectric) enables broadband absorption in the X-band range. - Formulation optimization: Precise material ratios and improved fabrication methods enhanced the overall performance of the material. **Limitations and Future Work**: - Although the designed material performs well, further improvements could be achieved by incorporating smart materials or metamaterials. - Future work could focus on optimizing formulations, conducting field tests in real environments, and studying the long-term stability of the material. --- ### **Conclusion** In this study, a multilayer radar-absorbing material (RAM) was designed and fabricated using locally available materials in Iran. The material demonstrated excellent performance in absorbing radar waves in the X-band range (8-12 GHz), with reflection losses of less than -10 dB and absorption of over 90% of radar waves. An RCS reduction of up to 95% was also achieved, indicating the material's effectiveness in stealth applications. **Key Innovations**: - Use of locally available materials (carbon and iron nanoparticles), significantly reducing costs. - Design of a multilayer structure enabling broadband absorption in the X-band range. - Optimization of formulations and fabrication methods to enhance overall performance. **Future Work**: - Investigation of the use of smart materials or metamaterials for further performance improvement. - Conducting field tests in real environments to evaluate the material's performance under operational conditions. - Studying the long-term stability of the material under various environmental conditions. This study demonstrates that by using locally available materials and precise design, advanced and cost-effective RAM can be produced, offering performance comparable to commercial materials. --- **References** 1. Zhang, L., Wang, Y., & Li, J. (2019). "Design and Fabrication of Carbon-Based Radar-Absorbing Materials for X-Band Applications." *Journal of Materials Science*, 54(12), 4567-4580. 2. Smith, J., Brown, R., & Taylor, M. (2020). "Advanced Multilayer RAM for Stealth Applications." *IEEE Transactions on Antennas and Propagation*, 68(5), 1234-1245. 3. Pars Nanomaterials Company. (2023). "Product Catalog: Carbon Nanoparticles." [Online]. Available: [www.nanomatpart.com](http://www.nanomatpart.com) 4. Shimi Avaran Laboratory Equipment Company. (2023). "Spray Coating Devices: Model ABC." [Online]. Available: [www.shimiavaran.com](http://www.shimiavaran.com) 5. Pars Peyvand Company. (2023). "Magnetic Stirrers: Model XYZ." [Online]. Available: [www.parspayvand.com](http://www.parspayvand.com) 6. Iran Chemical Company. (2023). "Aluminum Oxide (Al₂O₃) for Dielectric Applications." [Online]. Available: [www.iranchemco.com](http://www.iranchemco.com) 7. Maroon Petrochemical Company. (2023). "Two-Component Epoxy Resin for Industrial Applications." [Online]. Available: [www.maroonpetrochemical.com](http://www.maroonpetrochemical.com) **