54 O MOLDE N115 10.2017 INOVAÇÃO INNOVATION chassis em compósito plástico com propriedades condutoras permite a produção industrial com custos reduzidos. Investigadores têm vindo a estudar o SE de compósitos de polímero utilizando diferentes matrizes e cargas condutoras. As cargas preferenciais utilizadas para esta aplicação são fibras de carbono, nanotubos/fibras de carbono, fibras de carbono revestidas com níquel, fibras de aço inoxidável, partículas metálicas e grafite. Devido à sua natureza ferromagnética, as cargas de aço inoxidável e de níquel permitem uma maior absorção EM, resultando no aumento de SE do compósito. Portanto, compósitos de polímero com fibras de aço inoxidável ou fibras de carbono revestido com níquel têm melhor eficiência de blindagem (Bryant, 2013; Chung, 2001; Geetha et al., 2009; Luo & Chung, 1999). Vários compósitos poliméricos com diferentes cargas (p.e fibras de carbono (CF), fibras de aço inoxidável (SSF) ou misturas) foram investigados no âmbito deste trabalho. O EMI SE foi analisado para verificar o desempenho destes materiais e possível utilização para produção de um chassi específico de um dispositivo eletrónico. Além de análise experimental, este trabalho apre-senta uma metodologia de simulação computacional que permite uma pré validação para o projeto do chassi, nomeadamente nas suas características físicas mais críticas (i.e. juntas e furações). Estas simulações foram realizadas recorrendo a softwares para computação eletromagnética (CEM), que são ferramentas numéricas especificamente dedicadas a resolver as equações EM e simular ambientes e problemas EM/RF. Tais ferramentas são usadas para descrever problemas de EMI em circuitos e componentes e ajudar no seu redesenho para alcançar a certificação EMC (Archambeault, Ramahi, & Brench, 2001). As ferramentas de simulação numérica permitem a simulação de SE de diferentes tipos de materiais e estruturas que blindam EMI ou EMS. No entanto, geralmente esses materiais são metais e têm comportamento isotrópico, propriedades bem conhecidas e que podem ser reproduzidas com elevada precisão em modelos virtuais. Blindagem para materiais mais complexos (p.e. compósitos) foram parcamente reportados (Al-shabib & Lachowicz, 2013; Dagang et al., 2007; Janda et al., 2005; Keith et al., 2005; Koledintseca et al., 2009; Liu & Zhou, 2013; Micheli, 2013). Todavia, estas investigações focam-se apenas em estruturas organizadas ou sistemas em multicamada. 3.1 Materiais Vários compostos termoplásticos reforçados (RTP) comercialmente disponíveis e de diferentes fornecedores foram identificados e testados durante este projeto, a fim de caracterizar o SE e verificar sua aplicabilidade num chassi que exige uma blindagem de 60 dB, aproximadamente. Reforços (%wt) (1) Resistividade (Ohm.cm) (2) Condutividade (S/m) RTP.A PBT 30% CF < 101 RTP.B PC 15% SSF 10 – 10 10 – 10 RTP.C PBT 20% GF ; 10% SSF < 10 > 10 RTP.D PA6 30% LCF 10 – 10 10 – 10 RTP.E PP 30% CF ; 5% SSF < 10 > 10 RTP.F PP 35% CF ; 5% SSF RTP.G PP 35% CF ; 10% SSF (1) obtido através de calcinação de pellets (2) proveniente da ficha técnica do fornecedor In this work, various polymers composites with different fillers (e.g. carbon fibers (CF), stainless steel fibers (SSF) or mixtures) EMI SE was investigated in order to check their performance and possible use for production of a specific electronic enclosure. Besides experimental measure this work presents a computer simulation methodology which allows a pre-validation for the enclosure design at critical features (i.e. seams and apertures). These simulations uses Computational Electromagnetics (CEM) softwares, which are numerical tools specifically dedicated to solve EM equations and simulate EM/RF environments and problems. Such tools have been used to describe many EMI problems in circuits and components and help in their redesign for attaining EMC compliance (Archambeault, Ramahi, & Brench, 2001). Numerical simulation tools allows the simulation of SE of different kind of materials and structures to prevent EMI or EMS. However, such materials are usually metals and have isotropic behavior which properties are well known and can be accurately represented in virtual models. Shielding for more complex materials (e.g. composites) have been reported (Al-shabib & Lachowicz, 2013; Dagang et al., 2007; Janda et al., 2005; Keith et al., 2005; Koledintseca et al., 2009; Liu & Zhou, 2013; Micheli, 2013). However these researches focus only on organized filler structures or multilayer systems. 3 MATERIALS AND METHODS 3.1 Materials 4 6 2 -2 1 < 101 < 10-1 > 101 -2 3 > 101 > 103 RTP.B RTP.C 4 1 ID RTP.A -4 0 -1 Materials selection process was essentially based on their electrical resistivity, since SE is related to that property. However, aspects such as stiffness, thermal stability, processability (injection molding) and costs were also considered. T1 – RTP compounds with respective electrical properties. T1 – Materiais e respetivas propriedades elétricas. Matriz Researchers have been studying SE of polymer composites for different matrix and conductive fillers. Preferable fillers used for this application are carbon fibers, carbon nanotubes/fibers, nickel coated carbon fibers, stainless steel fibers, metallic particles. Due to their ferromagnetic nature, stainless steel and nickel fillers allow higher EM absorption resulting in increased composite SE. Therefore, polymer composites with stainless steel fibers or nickel coated carbon fibers have better shielding effectiveness (Bryant, 2013; Chung, 2001; Geetha et al., 2009; Luo & Chung, 1999). Several commercial reinforced thermoplastic (RTP) compounds from different materials suppliers were identified and tested during this project in order to characterize their SE and check their applicability to an electronic enclosure which required a 60-dB shielding, approximately. 3 MATERIAIS E MÉTODOS ID lightweight enclosures without seams, which are preferable features for EM radiation leakage and SE dropping (Chung, 2000). The use of injection molding technology for conductive polymer composites electronic enclosure enables industrial production with reduced costs. RTP.D RTP.E Matrix PBT PC PBT PA6 PP Reinforces (%wt) (1) 30% CF < 101 15% SSF 10 – 10 4 6 Conductivity (S/m) > 101 10-4 – 10-2 > 100 20% GF ; 10% SSF < 10 30% LCF 10 – 10 103 – 104 < 10 > 101 30% CF ; 5% SSF RTP.F PP 35% CF ; 5% SSF RTP.G PP 35% CF ; 10% SSF (1) From pellets burnout (2) From datasheet Resistivity (Ohm.cm) (2) 2 -2 -1 1 < 10 1 < 10-1 > 101 > 103