[논문 리뷰] Electromagnetic shielding with polypyrrole-coated fabrics

J. Avloni, L. Florio외 4명|PORTO Publications Open Repository TOrino (Politecnico di Torino)|2006. 08. 30.

Electromagnetic wave absorption materials참고 문헌 2인용 수 7

한 줄 요약

이 연구는 100–1000 MHz 주파수 범위에서 폴리피롤 코팅 폴리에스터 섬유의 전자기 차폐 효과(Se)를 조사한다. 전기화학적 침착을 통해 섬유에 폴리피롤을 도포함으로써 연구자들은 표면 저항률이 최소 3 Ω에 이르는 35 dB의 Se 값을 달성하였다. 이는 도전성 고분자 코팅 섬유가 경량이며 효과적인 EMI 차폐를 제공함을 보여주며, 착용형 및 유연한 전자기기 보호 응용 분야에 적합하다.

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.

연구 동기 및 목표

• 도전성 고분자 코팅 섬유를 이용해 경량이며 유연한 전자기 차폐 재료를 개발하기 위해.
• 100–1000 MHz의 넓은 주파수 범위에서 폴리피롤 코팅 폴리에스터 섬유의 차폐 효과(Se)를 평가하기 위해.
• 코팅된 섬유의 전기적 도전성과 차폐 성능 간의 상관관계를 규명하기 위해.
• 실제 응용 분야에서 효과적인 전자기간섭(EMI) 차폐를 위한 최적의 표면 저항률 수준을 규명하기 위해.

제안 방법

• 폴리에스터 섬유 기초재에 폴리피롤의 전기화학적 중합을 통해 도전성 코팅을 도포하기 위해.
• 표면 저항률 측정을 위해 네점프로브 기법을 사용하여 40 Ω에서 3 Ω의 범위를 측정하기 위해.
• 100–1000 MHz 주파수 대역에서 이중 릿지 웨이브가이드 시험 셀을 사용하여 전자기 차폐 효과(Se)를 평가하기 위해.
• 측정된 표면 저항률과 차폐 효과 간의 상관관계를 분석하여 도전성-SE 관계를 수립하기 위해.
• 시험 설정에서 전력 전송 측정을 바탕으로 산출된 삽입 손실을 사용하여 Se를 정량화하기 위해.
• 다양한 도전성 코팅 두께와 저항률 수준을 가진 여러 섬유 샘플에 대한 Se에 대한 통계적 분석을 수행하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 폴리피롤 코팅 폴리에스터 섬유의 표면 저항률은 100–1000 MHz 범위에서의 전자기 차폐 효과에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 실용적인 저항률 수준에서 폴리피롤 코팅 섬유가 달성할 수 있는 최대 차폐 효과는 얼마인가?
• RQ3 폴리피롤 코팅 섬유는 착용형 전자기기 및 인간의 건강 보호 응용 분야에서 충분한 EMI 차폐를 제공할 수 있는가?
• RQ4 도전성 고분자 코팅 섬유에서 도전성과 차폐 성능 간의 관계는 어떠한가?
• RQ5 다른 코팅 밀도에 따라 시험 주파수 대역(100–1000 MHz)에서 차폐 거동은 어떻게 변화하는가?

주요 결과

• 폴리피롤 코팅 폴리에스터 섬유는 100–1000 MHz 범위에서 최대 35 dB의 차폐 효과(Se)를 달성하여 강력한 EMI 감쇠를 나타냈다.
• 측정된 최저 표면 저항률은 3 Ω였으며, 이는 최고의 Se와 대응하여 저항률과 Se 간의 강한 역상관관계를 입증하였다.
• 표면 저항률이 감소할수록 Se가 크게 증가하였으며, 저항률이 10 Ω 이하인 섬유는 Se 값이 25 dB 이상을 기록하였다.
• 차폐 성능은 100–1000 MHz 주파수 대역 전반에서 일관되었으며, 광대역 효과를 보였다.
• 이중 릿지 웨이브가이드 시험 셀은 신뢰성 있고 반복 가능한 삽입 손실 측정을 제공하여 Se 결과의 타당성을 입증하였다.
• 이 연구는 도전성 폴리피롤 코팅이 일반 폴리에스터 섬유를 착용형 및 유연한 응용 분야에 적합한 EMI 차폐 재료로 전환시킴을 확인하였다.