FABRICS WITH ELECTROMAGNETIC SHIELDING PROPERTIES ACHIEVED BY MAGNETRON SPUTTERING DEPOSITION
Autor/autori: CS I Dr. Eng. Lilioara SURDU, CS III Dr. Eng. Raluca Maria AILENI, CS Eng. Laura CHIRIAC, CS III Dr. Eng. Razvan Ion RADULESCU, CS I Dr. Eng. Bogdana MITU
Rezumat: Ecranarea electromagnetică obţinută prin utilizarea materialelor flexibile a dobândit o semnificaţie crescută mediul actual poluat de radiaţii electromagnetice [1]. Pentru a obţine materiale textile pentru ecranarea electromagnetică, trebuie asigurată o bună conductivitate electrică a suprafaţei, obtinuta de obicei prin depunerea unor filme metalice [2]. Tehnica de depunere - sputtering magnetron este una dintre abordarile moderne de acoperire a ţesăturilor cu straturi metalice, pentru a le asigura conductivitatea electrică și eficacitatea ecranării [3]. Această tehnică are câteva avantaje: imbunatatirea ecranarii prin reflexie daca straturile metalice sunt depuse pe ambele părţi ale ţesăturii, precum și masa redusa și o flexibilitate bună datorită grosimii straturilor la nivel nano. În lucrarea prezentă, ţesături din bumbac și poliester avand parametri structurali diferiţi, cum ar fi fineţea firelor, densitatea, grosimea și masa specifică, precum și probe de ţesături cu fire conductive inserate din argint și oţel inoxidabil au fost utilizate ca probe pentru a fi acoperite cu straturi metalice. Tehnica de sputtering Magnetron a fost utilizată pentru depunerea straturilor de Cu de diferite grosimi, fie pe o parte, fie pe ambele părţi ale ţesăturilor. Grosimea, masa specifică și cantitatea de Cu prezenta în materialele textile acoperite au fost determinate. Pentru evaluarea influentei straturilor de Cu depuse in plasma asupra proprietatilor de suprafata ale tesaturilor obtinutte au fost utilizate microscopia electronica de scanare (SEM) și determinarea rezistivitatii electrice. Pentru probele acoperite cu Cu au fost efectuate teste de evaluarea a atenuarii electromagnetice utilizand o celulă TEM, conform standardului ASTM ES07. Ţesăturile cu fire conductive introduse acoperite cu straturi de cupru sputter magnetron au o eficienţă de ecranare cu valori cuprinse între 20-34 dB.
Cuvinte cheie: depunere PVD, magnetron, straturi Cu, ecranare eletromagnetica, materiale
Abstract: Electromagnetic shielding achieved by flexible materials has gained an increased significance in today’s radiation polluted environment [1]. In order to obtain electromagnetic shielding textiles, a good surface electrical conductivity has to be ensured, usually offered by the deposition of metallic films [2]. Magnetron sputtering technique is one of the modern approaches to coating fabrics with metallic layers in order to render them electrical conductivity and shielding effectiveness [3]. This technique has some advantages: improved reflections of the fabric once metallic coatings are deposited on both sides of the fabric, as well as lightweight and good flexibility due to nanoscale thickness of layers. In the present work, cotton and polyester fabrics with different structural parameters, such as yarn fineness, fabric density, thickness, and specific mass, as well as fabric samples with inserted conductive yarns of silver and stainless steel, were used as samples to be coated. Magnetron sputtering technique was utilized for the deposition of Cu layers with various thicknesses either on one side or on both sides of the fabrics. Thickness, specific mass, and the amount of Cu present in the coated textile materials were determined. Scanning electron microscopy (SEM) and resistivity were used in order to evaluate the influence of plasma-deposited Cu layers on surface properties of the achieved fabrics. Electromagnetic shielding tests were performed on the copper-coated samples using a TEM cell, according to the ASTM ES07 standard. The fabrics with inserted conductive yarns coated with magnetron sputtering copper layers had shielding effectiveness with values between 20-34 dB.
Keywords: PVD, magnetron sputtering, Cu layers, electromagnetic shielding, fabrics