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Nontessuti per la schermatura dei campi elettromagnetici In collaborazione con il POLITECNICO DI TORINO SOLTEK S.p.A. Cerrione (Biella) RELATORE: Ing.

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Presentazione sul tema: "Nontessuti per la schermatura dei campi elettromagnetici In collaborazione con il POLITECNICO DI TORINO SOLTEK S.p.A. Cerrione (Biella) RELATORE: Ing."— Transcript della presentazione:

1 Nontessuti per la schermatura dei campi elettromagnetici In collaborazione con il POLITECNICO DI TORINO SOLTEK S.p.A. Cerrione (Biella) RELATORE: Ing. Davide Neiretti

2 INTRODUZIONE Londa elettromagnetica è un fenomeno di propagazione di campi elettrici e magnetici concatenati gli uni agli altri ed in grado di propagarsi attraverso laria, il vuoto o qualsiasi altro mezzo. I parametri fondamentali che permettono di caratterizzare le emissioni EM sono essenzialmente: ·La frequenza f ·La lunghezza donda ·La potenza di emissione S Bisogna precisare che leffetto di queste onde è strettamente legato alla zona di campo a cui si fa riferimento. Esistono tre zone caratteristiche che si possono identificare ogni qual volta si studiano emissioni di campi EM, ed esse sono: ·Zona di campo vicino radiativo ·Zona di campo vicino reattivo ·Zona di campo lontano ONDA ELETTROMAGNETICA Campo ELETTRICO Campo MAGNETICO

3 ONDA ELETTROMAGNETICA PIANA In condizione di campo lontano (alla frequenza in cui operano le telecomunicazioni si tratta di poco più di un metro) unonda elettromagnetica può essere trattata come unonda piana e cioè: I campi elettrico E e magnetico B sono perpendicolari tra loro e alla direzione di propagazione dellonda I vettori di campo elettrico e magnetico sono in fase ed il loro rapporto è una costante: E/H = 377 ohm La densità di potenza S (potenza per unità di area nella direzione di propagazione): S = E x H Detto questo bisogna dire che nella maggioranza dei casi di vita quotidiana ognuno di noi viene colpito da onde elettromagnetiche che si propagano a considerevoli distanze dalle sorgenti che le hanno generate e che quindi sono classificabili come onde elettromagnetiche piane. E per questo motivo che il presente intervento farà riferimento, in ogni suo punto, ad onde di questo tipo che per di più semplificano la trattazione matematica dellargomento stesso (anche se in questa sede non verrà affrontato laspetto strettamente matematico).

4 INTERAZIONE TRA ONDE ELETTROMAGNETICHE E SCHERMI y x t t z z=t z=0,, EiEi HiHi EtEt HtHt E1E1 H1H1 E2E2 H2H2 ERER HRHR 0, 0 Unonda elettromagnetica interagisce con uno schermo se e solo se esso è in grado di condurre lelettricità (un materiale conduttivo) e in tal caso si verificano tre differenti fenomeni : Riflessione dellonda incidente Assorbimento dellonda incidente Trasmissione dellonda EM oltre lo schermo Questi tre fenomeni (illustrati in figura), combinandosi tra loro determinano lEfficienza di Schermatura dello schermo.

5 RICERCA E SPERIMENTAZIONE Per realizzare i campioni di nontessuto si sono utilizzate fibre altamente conduttive di nuova generazione. Due sono le tipologie di fibre adottate: Fibre sintetiche ricoperte da solfuro di rame Fibre di acciaio inossidabile Fibre sintetiche ricoperte da solfuro di rame Fibre di carbonio Fibre di acciaio inossidabile RESISTENZA ELETTRICA LINEARE. ESPRESSA IN Ohm/cm

6 NONTESSUTI PRODOTTI Sfruttando le proprietà elettriche delle fibre conduttive, sono stati prodotti dei campioni di nontessuto. In totale sono stati realizzati 11 diversi nontessuti, ognuno contenente differenti percentuali delle fibre conduttive. Ognuno di essi è stato prodotto su linea pilota di laboratorio lavorando la fibra su carda e coesionando il materiale fibroso mediante agugliatura tradizionale (meccanica) e ad acqua (JetUp).

7 TEST DI RESISTIVITA SUPERFICIALE I campioni prodotti (coesionati mediante agugliatura tradizionale e ad acqua), sono stati sottoposti a misure di resistività superficiale, secondo la normativa DIN Tanto più un materiale conduce bene lelettricità, tanto meglio dovrebbe comportarsi come schermo da campi elettromagnetici anche se questa non è lunica qualità necessaria per ottenere validi schermi da onde elettromagnetiche.Qui a fianco sono riassunti i risultati del test di resistività elettrica

8 TEST DI ATTENUAZIONE ELETTROMAGNETICA Il test è effettuato mediante una doppia cella TEM (vedi fig.) al cui interno è posto il campione; esso è investito da unonda EM ed in base al valore di potenza donda rilevato a valle del campione viene calcolato un valore di S.E. secondo la seguente formula: Shielding effectiveness = 10 * log (A/B) dove A e B sono rispettivamente i valori della potenza di campo elettromagnetico misurati senza e con il campione. EM source field 50 ohm Sample under test EM coupled field R.F. SIGNAL GENERATOR SPECTRUM ANALYZER

9 RISULTATI DEI TEST DI ATTENUAZIONE ELETTROMAGNETICA Tra gli 11 campioni di nontessuto sottoposti al test di attenuazione elettromagnetica solo alcuni hanno restituito dei risultati interessanti. Il campione che ha dimostrato migliori doti in termini di schermatura elettromagnetica conteneva la maggiore percentuale di fibra conduttiva e ha restituito un valore di attenuazione elettromagnetica di circa 30 dB a 1GHz (banda di frequenze relative alla telefonia mobile). Ciò significa che il materiale testato è in grado di attenuare di circa 1000 volte il valore di potenza dellonda EM incidente. In particolare il test restituisce un grafico che descrive lefficacia schermante del nontessuto in funzione della frequenza.

10 CONCLUSONI I nontessuti per applicazioni nella schermatura dei campi EM messi a punto attraverso il progetto descritto, sono stati ottenuti utilizzando materiali innovativi. Gli ottimi risultati raggiunti in questa prima fase di sperimentazione saranno la base per il futuro sviluppo. Per lutilizzo nellabbigliamento civile si dovranno valutare gli eventuali effetti benefici sulla salute delluomo. Nellimmediato futuro, oltre che per applicazioni nellabbigliamento protettivo, questi materiali hanno buone potenzialità per essere utilizzati in diversi campi: Elettronica Edilizia Industria Militare Nella schermatura dei campi elettromagnetici i tessili tecnici potranno ricoprire un ruolo di primo piano


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