Sintesi attività svolte da FN SpA Unità Op. Ricerca e Prototipazione

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1 WORKSHOP Campi elettromagnetici. Presentazione dei risultati delle attività di ricerca e sperimentazione tecnico scientifica in campo epidemiologico e cancerogenesi finanziate dall APAT TEMA 1 Esposizione ai campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici Progetto: Ricerca sperimentale sulla caratterizzazione, il controllo e l interazione cellulare dell inquinamento elettromagnetico ambientale indoor di reti wireless esteso a tutta la filiera Sintesi attività svolte da FN SpA Unità Op. Ricerca e Prototipazione Dr.ssa Enrica Ghisolfi APAT Roma, 10 Luglio 2007

2 FN S.p.A. NUOVE TECNOLOGIE E SERVIZI AVANZATI ENEA % Deposito Avogadro SrL 1.28 % Ansaldo Energia 0.07 % Stabilimento della FN SpA a Bosco Marengo (AL) Attività di: Studio Progettazione Sviluppo Caratterizzazione nel settore delle tecnologie di produzione di: - materiali ceramici avanzati e materiali compositi per applicazioni energetiche,ambientali e strutturali - componenti porosi per celle a combustibile - materiali resistenti a condizioni estreme Realizzazione e prova di impianti prototipo

3 ATTIVITA 4: Individuazione di materiali compositi per l isolamento da campi elettromagnetici e progetto e sviluppo di schermi e guide d onda per impieghi in ambiente indoor ( ) Fase 1 Individuazione di nuovi materiali compositi per l isolamento dei campi elettromagnetici dovuti a reti wireless ( ) Fase 2 Progettazione e prototipazione di schermi e di guide d onda per le linee di trasmissione dati e reti wireless ( ) Fase 3 Sviluppo delle tecnologie costruttive degli schermi e delle guide d onda per le linee di trasmissione dati e reti wireless ( )

4 Individuazione materiali Isolamento da CEM: metalli Nichel, Alluminio, Rame, Acciaio, combinazioni Nichel, Rame Isolamento acustico/fonoassorbenza: Quash (no fibre) Isolamento termico: Quash (no fibre) Isolamento congiunto: pannello composito Materiale Densità /spessore Indice di riduzione del rumore Rw Schiuma poliolefinica 32 kg/m 3 / 60 mm estrusa Lana minerale Melammina Formaldeide MF 74 kg/m 3 / 50 mm 55 kg/m 3 / 100 mm MF con acciaio perforato (1.5 mm) elemento parete 190 kg/m 3 / 70 mm 16 db 14 db 16 db 15 db Schiuma poliolefinica a celle chiuse

5 Caratterizzazione polveri Polvere di Cu finissimo Polvere di Ni Analisi al microscopio elettronico a scansione Polvere di Cu

6 Processo di fabbricazione strati sottili Preparazione polveri - Ricetta Miscelazione polveri/organici Definizione tipo di polvere/tipo di legante/disperdente Percentuali Tempo di miscelazione Tempo di degasaggio Viscosità SLURRY Colatura su nastro Deceratura Spessore lame Velocità Atmosfera di essicazione Gradiente di temperatura Atmosfera Tape verde Sinterizzazione T max Atmosfera Tape sinterizzato

7 Ottimizzazione processi di colatura su nastro sinterizzazione e rullatura Risultati delle prove di colatura su nastro Materiale Granulometria % di carica Esito Alluminio media 68 Buono Rame grossolana Discreto Rame fine Molto buono Nichel fine 50 Molto buono Grafite espandibile Scaglie fini 50 Buono Misurazione viscosità slurry Ottimizzazione % carica metallica Scelta granulometria polvere per realizzazione prototipi Valutazione degli spessori ottimali per colatura in funzione della successiva sinterizzazione Grafite espandibile Scaglie fini 40 Molto buono

8 Rullatura del tape di rame Sinterizzazione tape di rame (950 C in atmosfera inerte) Densità finale tape di rame sinterizzato (polvere fine): 3.65 g/cm 3 (41 % T.D.) Densità tape di rame dopo rullatura: 5.56 g/cm 3 (62.5 % T.D.) Densità tape nichel sinterizzato: 3.90 g/cm 3 (50 % T.D.)

9 Caratterizzazione materiali schermanti Prove qualitative di schermatura in FN Prove di efficenza di schermatura c/o Laboratorio di Ingegneria Elettrica Politecnico di Torino Sede di Alessandria Strumenti Costruttore Modello Rif. Generatore di segnali R.F. Rohde & Schwarz SML Amplificatore AR 200W1000M7A Amplificatore AR 30S1G Power Meter Antenna Broad Band Ultralog Sonda isotropia di campo elettrico Misuratore di campo elettromagnetico Rohde & Schwarz Rohde & Schwarz NRVD HL562 s/n PMM EP330 s/n 1010J PMM PMM8053 s/n 0220J0110 1

10 100MHz -20dBm -10dBm -4dBm 0dBm Rilievi di fondo 4,48V/m 13,92V/m 26,51V/m 33,88V/m Scatola 1 - Rame sinterizzato LOW LOW LOW LOW Scatola 2 - Rame sinterizzato rullato LOW LOW LOW LOW Scatola 3 - Nichel sinterizzato LOW LOW LOW LOW 900MHz -20dBm -10dBm -4dBm 0dBm Rilievi di fondo 10,18V/m 31,36V/m 55,98V/m 66,49V/m Scatola 1 - Rame sinterizzato LOW LOW LOW LOW Scatola 2 - Rame sinterizzato rullato LOW LOW LOW LOW Scatola 3 - Nichel sinterizzato LOW LOW LOW LOW 2437MHz -20dBm -10dBm -4dBm 0dBm Rilievi di fondo 2,24V/m 7,3V/m 11,89V/m 12,29V/m Scatola 1 - Rame sinterizzato LOW LOW LOW LOW Scatola 2 - Rame sinterizzato rullato LOW LOW 0,36V/m 0,39V/m Scatola 3 - Nichel sinterizzato LOW LOW LOW LOW LOW: sotto la sensibilità dello strumento (0,20 V/m)

11 Prove di isolamento acustico TL (db) Frequenza (Hz) Quash 30 mm + rame sinterizzato + Quash 30 mm Quash 30 mm + rame sinterizzato rullato + Quash 30 mm Quash 30 mm + nichel sinterizzato + Quash 30 mm Quash 30 mm + nichel - rame + Quash 30 mm

12 Analisi microstrutturali al microscopio elettronico a scansione (SEM) Nichel Rame sint. Rame rullato

13 Pannelli schermanti con proprietà congiunte di isolamento da CEM, acustico e termico Spessore tape 0.5 mm 1 mm Spessore QUASH 30 mm (peso medio del pannello 4 kg/m 2 )

14 Prototipi di pannelli schermanti multistrato Quash+ nichel + Quash Quash+ rame + Quash

15 Progettazione guide d onda I materiali: Rame sinterizzato ABS (Acrilonitrile/Butadiene/Stirolo)

16 1 2

17 Prototipazione guide d onda

18 Conclusioni Sono stati individuati materiali schermanti aventi proprietà congiunte di isolamento da CEM, acustico e termico. E stata effettuata la caratterizzazione di tali materiali dal punto di vista di efficienza di schermatura da CEM, isolamento acustico e termico; ne è stata condotta anche la caratterizzazione microstrutturale e fisica. Sono stati ottimizzati i processi di colatura su nastro con i materiali individuati. Sono stati congelati i parametri di sinterizzazione per l ottenimento di tape schermanti E stata effettuata la progettazione di schermi multistrato e di guide d onda; sono stati individuati i processi di prototipazione per realizzare i prototipi dimostrativi di guide d onda (rapid prototyping) Sono stati realizzati i prototipi ed e stata effettuata una valutazione per la fattibilità su scala industriale

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