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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2003.tde-06032024-143720
Document
Author
Full name
Mario Rodriguez Amigo
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2003
Supervisor
Committee
Moreira, José Roberto Simões (President)
Migliano, Antonio Carlos da Cunha
Pimenta, Marcos de Mattos
Title in Portuguese
Efeitos térmicos da incidência de radiação eletromagnética em superfícies revestidas de compósito epóxi-ferrita.
Keywords in Portuguese
Eletromagnetismo
Materiais compósitos
Transferência de calor
Abstract in Portuguese
Este trabalho teve como objetivo analisar o comportamento térmico de uma placa composta por um substrato, que pode ser um material metálico ou um termoplástico, coberto por uma camada de epóxi-ferrita que se caracteriza por absorver radiações eletromagnéticas. Estes revestimentos são utilizados como supressores de interferências eletromagnéticas em sistemas eletrônicos, como blindagens em antenas e em diversas outras aplicações civis e militares. A absorção da radiação não-ionizante promove o aquecimento no material absorvedor, modificando, assim, a distribuição de temperatura na placa. Para analisar este efeito, foi realizada a solução numérica da equação do calor para simular diferentes situações de utilização desses materiais, aproximando-se, ao máximo, de casos reais de emprego. Na modelagem numérica foi utilizado o método das diferenças finitas, amplamente empregado em problemas de transferência de calor. Diferentes condições de contorno de convecção, de radiação eletromagnética e térmica foram empregadas. O tratamento da interface do compósito epóxi-ferrita com o substrato foi feito através do conceito da resistência térmica de contato. Entender quais são os parâmetros que efetivamente poderiam influenciar nessa distribuição, ou seja, que tipo de efeitos no campo térmico poderiam ser obtidos variando-se valores da resistência térmica de contato e das propriedades térmicas de diferentes materiais de substrato, foi outro objetivo proposto e analisado por este trabalho. De acordo com os resultados obtidos, verificou-se que para aplicações em que se deseja aumentar a temperatura na superfície do compósito absorvedor mantido o valor de irradiação eletromagnética, o arranjo de elevada resistência de contato aliado a um substrato que se caracterize por ter baixa condutividade térmica, mostrou-se mais eficiente. ) Este aquecimento deve sempre estar abaixo do limite imposto pela restrição da temperatura de Curie, já que nesta temperatura a ferrita deixa de absorver a radiação eletromagnética incidente. Quando se deseja reduzir a temperatura na superfície do compósito, o arranjo de baixa resistência térmica de contato aliado a um substrato de elevada condutividade térmica se mostrou a configuração correta. Estes resultados são pertinentes desde que a potência de radiação seja suficientemente elevada para que o mecanismo de aquecimento, devido à absorção eletromagnética, promova um aumento de temperatura perceptível.
Title in English
Untitled in english
Keywords in English
Composite materials
Electromagnetism
Heat transfer
Abstract in English
This work has the goal of analyzing the thermal behavior of a plate composed by a substrate, which can be a metal or a thermoplastic, coated with a plain film of epoxy-ferrite composite that is characterized by absorbing electromagnetic radiation. These coverings are used as electronic noise suppressors in embarked electronic systems, as antenna shields and in several other civil and military applications. The non-ionizing radiation absorption promotes the heating of the absorbing material, which diffuses into the plate. To analyze this effect, a numerical solution was carried out to simulate different types of practical applications of these materials. The numerical method of finite differences was used to solve the heat equation. Different boundary conditions such as electromagnetic and thermal radiation, constant temperature and heat convection were used. The interfacial region between the composite and the substrate was analyzed using the concept of thermal contact resistance. In order to understand which are the parameters that could influence the plate heating and the temperature distribution, several values of the thermal contact resistance in combination with the thermal properties of different substrates were studied. It was verified that in applications in which one wants to have a high surface temperature of the absorbing composite, an arrangement of a high contact resistance in combination with a low conductivity substrate should be used. However,the temperature should not be above the limit imposed by the temperature of Curie, because above this temperature, the ferrite stops absorbing electromagnetic radiation. On the other hand, when it is desired to reduce the composite surface temperature, the arrangement with a low thermal contact resistance coated on a high thermal conductivity, is the correct configuration. ) These results are pertinent if the radiation power is sufficiently high to promote a measurable composite heating.
 
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Publishing Date
2024-03-06
 
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