[論文レビュー] Electromagnetic shielding with polypyrrole-coated fabrics

J. Avloni, L. Florio+4 more|PORTO Publications Open Repository TOrino (Politecnico di Torino)|Aug 30, 2006

Electromagnetic wave absorption materials参考文献 2被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、100–1000 MHz周波数帯域におけるポリピロール被膜を施したポリエステル織り織物の電磁シールド効果（SE）を調査した。電気化学的堆積法により織物にポリピロールを付加することで、表面抵抗率が3 Ωにまで低下する一方でSE値は最大35 dBに達した。導電性ポリマー被膜を施した織物は、軽量で柔軟なEMIシールド材料として、ウェアラブル電子機器や人体保護用途に適していることが示された。

ABSTRACT

Several shielding applications, to protect human health and electronic devices against dangerous effects of electromagnetic radiation, require solutions that fabrics can suitably fulfill. Here, we will investigate the electromagnetic interference shielding effectiveness of polypyrrole-coated polyester textiles, in the frequency range 100-1000 MHz. Insertion losses for several conductive fabrics with different surface resistivity ranging from 40 Ohm till the very low value of 3 Ohm were evaluated with a dual-tem cell. Correlations between the shielding effectiveness and the conductivity of composites are also discussed.

研究の動機と目的

• 導電性ポリマー被膜を施した織物を用いて、軽量で柔軟な電磁シールド材料を開発すること。
• ポリエステル織物にポリピロール被膜を施した場合の、広帯域周波数範囲（100–1000 MHz）におけるシールド効果（SE）を評価すること。
• 被膜織物の電気的導電性とシールド性能の相関関係を明らかにすること。
• 実用的応用において有効な電磁干渉（EMI）シールドを実現するための最適な表面抵抗率レベルを同定すること。

提案手法

• ポリエステル織り基板にポリピロールを電気化学的重合法で堆積させ、導電性被膜を形成する。
• 四端子プローブ法を用いて、表面抵抗率を40 Ωから3 Ωの範囲で測定する。
• 100–1000 MHz帯域における電磁シールド効果（SE）を、二重リッジ波ガイド試験セルを用いて評価する。
• 測定された表面抵抗率とシールド効果の相関関係を分析し、導電性とSEの関係を確立する。
• 試験装置における電力透過測定から導出される挿入損失を指標としてSEを定量的に評価する。
• 異なる導電性被膜厚さおよび抵抗率レベルを有する複数の織物サンプルについて、SEの統計的分析を実施する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ポリピロール被膜を施したポリエステル織物の表面抵抗率は、100–1000 MHz帯域における電磁シールド効果（SE）にどのように影響を与えるか？
• RQ2 実用的な抵抗率レベルにおいて、ポリピロール被膜織物が達成可能な最大のシールド効果（SE）はどの程度か？
• RQ3 ポリピロール被膜織物は、ウェアラブル電子機器や人体保護用途に必要な十分なEMIシールド効果を提供できるか？
• RQ4 導電性ポリマー被膜織物において、導電性とシールド性能の関係は何か？
• RQ5 異なる被膜密度に対して、100–1000 MHz帯域におけるシールド特性はどのように変化するか？

主な発見

• ポリピロール被膜を施したポリエステル織物は、100–1000 MHz帯域で最大35 dBのシールド効果（SE）を達成し、強力なEMI減衰を示した。
• 測定された最低表面抵抗率は3 Ωであり、これが最高のSEに対応しており、抵抗率とSEの強い逆相関関係が確認された。
• 表面抵抗率が低下するにつれてSEは顕著に向上し、10 Ω未満の抵抗率を示す織物ではSEが25 dBを超えた。
• シールド性能は100–1000 MHz帯域全体で一貫しており、広帯域効果を示した。
• 二重リッジ波ガイド試験セルは、信頼性が高く再現性の高い挿入損失測定を可能にし、SEの結果を裏付けた。
• 本研究は、導電性ポリピロール被膜が一般のポリエステル織物を、柔軟でウェアラブル用途に適したEMIシールド材料に変換できることを確認した。