On the electromagnetic shielding properties of carbon fiber materials
Introduction. Due to the good electrical and thermal properties of carbon, carbon-based materials represent a major trend is various applications, including electromagnetic compatibility. Among carbon-based materials, graphite-impregnated woven fabrics represent a new trend in the field of electroma...
Збережено в:
| Дата: | 2022 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine
2022
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://eie.khpi.edu.ua/article/view/243577 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Electrical Engineering & Electromechanics |
Репозитарії
Electrical Engineering & Electromechanics| id |
eiekhpieduua-article-243577 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Electrical Engineering & Electromechanics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2022-02-17T11:10:25Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
carbon fiber double TEM cell electromagnetic shielding graphite shielded box method shielding effectiveness |
| spellingShingle |
carbon fiber double TEM cell electromagnetic shielding graphite shielded box method shielding effectiveness Rosu, G. Velicu, V. Boitan, A. Mihai, G. Tuta, L. Baltag, O. On the electromagnetic shielding properties of carbon fiber materials |
| topic_facet |
вуглецеве волокно подвійна ПЕМ комірка електромагнітне екранування графіт метод екранованої скриньки ефективність екранування carbon fiber double TEM cell electromagnetic shielding graphite shielded box method shielding effectiveness |
| format |
Article |
| author |
Rosu, G. Velicu, V. Boitan, A. Mihai, G. Tuta, L. Baltag, O. |
| author_facet |
Rosu, G. Velicu, V. Boitan, A. Mihai, G. Tuta, L. Baltag, O. |
| author_sort |
Rosu, G. |
| title |
On the electromagnetic shielding properties of carbon fiber materials |
| title_short |
On the electromagnetic shielding properties of carbon fiber materials |
| title_full |
On the electromagnetic shielding properties of carbon fiber materials |
| title_fullStr |
On the electromagnetic shielding properties of carbon fiber materials |
| title_full_unstemmed |
On the electromagnetic shielding properties of carbon fiber materials |
| title_sort |
on the electromagnetic shielding properties of carbon fiber materials |
| title_alt |
On the electromagnetic shielding properties of carbon fiber materials |
| description |
Introduction. Due to the good electrical and thermal properties of carbon, carbon-based materials represent a major trend is various applications, including electromagnetic compatibility. Among carbon-based materials, graphite-impregnated woven fabrics represent a new trend in the field of electromagnetic shielding, with the perspective of being used for protective clothing. The novelty of the proposed work consists in the exhaustive comparative analysis of various carbon-based sample shields by employing both simulation and experimental methods. The selected configurations included a simple graphite plate, a graphite powder strip network, and a graphite-impregnated fabric with 2´2 twill weave. Purpose. The main scope of the analysis is to prove the efficiency of the graphite-impregnated twill woven fabric in the field of electromagnetic shielding. Methods. Two main research methods were employed: simulation and experiment, both following the same protocol: the shield placed in the middle, with the excitation (transmitting antenna) on one side and the measurement / receiving antenna on the other. The experimental stage was thorough, being performed in two different laboratories and by applying the double transverse electromagnetic (TEM) cell method and the shielded box method. Results. A significant difference yielded from the comparison of the simulation and experimental results for the shielding effectiveness, probably due to the fact that the virtual model is an idealized version of the physical one, not taking into account its imperfections. The virtual analysis yielded the graphite plate shield as the most efficient, followed closely by the twill fabric. The graphite strip network had significantly poorer performance compared to the other two shields, probably due to the electrical contact imperfections between the graphite strips and the optical transparency of the shield. The main focus of the analysis was the twill woven graphite-impregnated fabric; therefore, its shielding effectiveness was determined through simulation and experiment. The experimental analysis was performed in two stages in two different electromagnetic compatibility laboratories, by employing the double TEM cell method and the shielded box method, respectively, both methods providing similar results and classifying the shielding performance as good. Practical value. The paper provides an accurate analysis of the graphite-impregnated 2´2 twill woven fabric in terms of electromagnetic shielding effectiveness, by employing both simulation and experimental methods, and comparing its performance to the one other graphite-based shields. |
| publisher |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine |
| publishDate |
2022 |
| url |
http://eie.khpi.edu.ua/article/view/243577 |
| work_keys_str_mv |
AT rosug ontheelectromagneticshieldingpropertiesofcarbonfibermaterials AT velicuv ontheelectromagneticshieldingpropertiesofcarbonfibermaterials AT boitana ontheelectromagneticshieldingpropertiesofcarbonfibermaterials AT mihaig ontheelectromagneticshieldingpropertiesofcarbonfibermaterials AT tutal ontheelectromagneticshieldingpropertiesofcarbonfibermaterials AT baltago ontheelectromagneticshieldingpropertiesofcarbonfibermaterials |
| first_indexed |
2025-07-17T11:48:43Z |
| last_indexed |
2025-07-17T11:48:43Z |
| _version_ |
1850411998348574720 |
| spelling |
eiekhpieduua-article-2435772022-02-17T11:10:25Z On the electromagnetic shielding properties of carbon fiber materials On the electromagnetic shielding properties of carbon fiber materials Rosu, G. Velicu, V. Boitan, A. Mihai, G. Tuta, L. Baltag, O. вуглецеве волокно подвійна ПЕМ комірка електромагнітне екранування графіт метод екранованої скриньки ефективність екранування carbon fiber double TEM cell electromagnetic shielding graphite shielded box method shielding effectiveness Introduction. Due to the good electrical and thermal properties of carbon, carbon-based materials represent a major trend is various applications, including electromagnetic compatibility. Among carbon-based materials, graphite-impregnated woven fabrics represent a new trend in the field of electromagnetic shielding, with the perspective of being used for protective clothing. The novelty of the proposed work consists in the exhaustive comparative analysis of various carbon-based sample shields by employing both simulation and experimental methods. The selected configurations included a simple graphite plate, a graphite powder strip network, and a graphite-impregnated fabric with 2´2 twill weave. Purpose. The main scope of the analysis is to prove the efficiency of the graphite-impregnated twill woven fabric in the field of electromagnetic shielding. Methods. Two main research methods were employed: simulation and experiment, both following the same protocol: the shield placed in the middle, with the excitation (transmitting antenna) on one side and the measurement / receiving antenna on the other. The experimental stage was thorough, being performed in two different laboratories and by applying the double transverse electromagnetic (TEM) cell method and the shielded box method. Results. A significant difference yielded from the comparison of the simulation and experimental results for the shielding effectiveness, probably due to the fact that the virtual model is an idealized version of the physical one, not taking into account its imperfections. The virtual analysis yielded the graphite plate shield as the most efficient, followed closely by the twill fabric. The graphite strip network had significantly poorer performance compared to the other two shields, probably due to the electrical contact imperfections between the graphite strips and the optical transparency of the shield. The main focus of the analysis was the twill woven graphite-impregnated fabric; therefore, its shielding effectiveness was determined through simulation and experiment. The experimental analysis was performed in two stages in two different electromagnetic compatibility laboratories, by employing the double TEM cell method and the shielded box method, respectively, both methods providing similar results and classifying the shielding performance as good. Practical value. The paper provides an accurate analysis of the graphite-impregnated 2´2 twill woven fabric in terms of electromagnetic shielding effectiveness, by employing both simulation and experimental methods, and comparing its performance to the one other graphite-based shields. Вступ. Завдяки хорошим електричним і тепловим властивостям вуглецю, вуглецевмісні матеріали являють собою основні напрямки у різних застосуваннях, у тому числі в області електромагнітної сумісності, завдяки хорошим екрануючим властивостям. Серед матеріалів на основі вуглецю просочені графітом тканини є новою тенденцією в області електромагнітного екранування з перспективою використання для захисного одягу. Новизна запропонованої роботи полягає у вичерпному порівняльному аналізі різних зразків екранів на основі вуглецю з використанням як моделювання, так і експериментального методів. Вибрані конфігурації включали просту графітову пластину, сітку зі смуг з графітового порошку і просочену графітом тканину з переплетенням саржею 2´2. Ціль. Основною метою аналізу є доказ ефективності саржевого полотна, просоченого графітом, у галузі електромагнітного екранування. Методи. Використовувалися два основних методи дослідження: моделювання та експеримент, обидва слідували одному й тому ж протоколу: екран розташовувався посередині, з збуджуванням (передаючою антеною) з одного боку і вимірювальною/приймальною антеною з іншого. Експериментальний етап був ретельним і проводився у двох різних лабораторіях із застосуванням методу подвійної поперечної електромагнітної (ПЕМ) комірки та методу екранованої скриньки. Результати. Порівняння результатів моделювання та експериментів стосовно ефективності екранування демонструє суттєву відмінність, ймовірно, через те, що віртуальна модель є ідеалізованою версією фізичної, не враховуючи її недосконалості. Віртуальний аналіз показав, що екран із графітових пластин є найбільш ефективним, за ним близько слідує саржева тканина. Мережа з графітових смуг мала значно гірші характеристики порівняно з двома іншими екранами, ймовірно, через недосконалість електричного контакту між графітовими смужками та оптичною прозорістю екрана. Основним предметом аналізу була тканина саржевого переплетення, просочена графітом; тому її ефективність екранування визначалася шляхом моделювання та експерименту. Експериментальний аналіз був виконаний у два етапи у двох різних лабораторіях електромагнітної сумісності з використанням методу подвійної ПЕМ комірки та методу екранованої скриньки, відповідно, обидва методи дали аналогічні результати та визначили характеристики екранування як хороші. Практична цінність. У статті наведено точний аналіз просоченої графітом саржевої тканини 2´2 з точки зору ефективності електромагнітного екранування з використанням як моделювання, так і експериментальних методів, а також порівняння її характеристик з іншими екранами на основі графіту. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2022-02-17 Article Article Peer-reviewed Article application/pdf http://eie.khpi.edu.ua/article/view/243577 10.20998/2074-272X.2022.1.05 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 1 (2022); 38-43 Электротехника и Электромеханика; № 1 (2022); 38-43 Електротехніка і Електромеханіка; № 1 (2022); 38-43 2309-3404 2074-272X en http://eie.khpi.edu.ua/article/view/243577/250276 Copyright (c) 2021 G. Rosu, V. Velicu, A. Boitan, G. Mihai, L. Tuta, O. Baltag http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |