Academic literature on the topic 'Dielettrici'

Le più moderne e diffuse applicazioni wireless attuali sono dedicate a sistemi distribuiti in grandi quantità ed il più possibile miniaturizzati. In questa tesi si discute di tecniche di miniaturizzazione delle antenne di questi sistemi. Tradizionalmente tali tecniche si sono basate su substrati ad elevata costante dielettrica che hanno però, come contropartita, un deterioramento delle prestazioni radianti. Un'alternativa molto promettente è offerta da substrati magneto-dielettrici che, pur garantendo analoghe riduzioni degli ingombri, possono offrire migliori opportunità per il comportamento radiante e per l'adattamento dell'antenna al resto del sistema. In questa tesi, partendo dallo stato dell'arte della letteratura scientifica, si è sviluppato un modello che consente di valutare a priori i vantaggi/svantaggi di diverse topologie d'antenne basate su substrati magneto-dielettrici. Il metodo si basa sul teorema di equivalenza. Infine la tesi affronta il problema di sviluppare un metodo per la caratterizzazione dei parametri costitutivi di tali materiali.

Sono stati introdotti i principali fluidi isolanti utilizzati in elettrotecnica, differenziandoli per strutture molecolari e proprietà dielettriche e spettroscopiche caratteristiche. Sono stati analizzati i diversi meccanismi di polarizzazione elettrica, polarizzabilità delle molecole e modelli di campo in un dipolo molecolare proposti da alcuni ricercatori ed analizzate le perdite dielettriche che compaiono negli oli isolanti elettrici principali, suddividendole per perdite dipolari, da cui il confronto fra diversi modelli teorici, e perdite dovute alla conduzione ionica di portatori di carica mobili.

I polimeri sono largamente utilizzati in diverse branche dell’ingegneria per le proprietà dovute alla composizione strutturale del materiale, la quale gli conferisce diverse caratteristiche e che consente loro di assolvere ai più svariati compiti. Le resine epossidiche, un tipo di polimero reticolato, sono largamente utilizzate nell’industria della microelettronica come incapsulanti per i circuiti integrati. L’aumento sempre più importante delle potenze in gioco in questo campo fa sì che si ricerchino dei materiali dielettrici sempre più performanti e capaci di resistere a sempre più importanti sollecitazioni di natura elettrica e termica. In particolare, in questo lavoro il processo di caratterizzazione si è concentrato sul definire le proprietà e il comportamento di due molding compound di resina epossidica sottoposte ad un ampio range di tensioni. La metodologia di analisi si è basata sull’effettuare tre tipologie di prove non distruttive: spettroscopia dielettrica, prove di conducibilità e test dell’impulso elettroacustico. Per mezzo della spettroscopia dielettrica si è determinata la permettività dielettrica dei due molding compound. Con le prove di conducibilità si è visualizzato il comportamento a bassi campi, calcolando i rispettivi valori di resistività e costanti di tempo. Infine, per mezzo della prova di impulso elettroacustico si è osservato il comportamento ad alti campi, determinando la tendenza all’accumulo di carica e i valori di soglia ai quali si iniziano a manifestare le prime scariche parziali. I risultati ottenuti sono stati utilizzati per simulare il comportamento di semplici sistemi isolanti mediante il software TCAD.

Il plasma è denominato quarto stato della materia ed è generalmente definito come un gas ionizzato costituito da elettroni e ioni. In ambito industriale i plasmi hanno trovato impiego per diversi tipi di applicazione quali il trattamento di superfici, la degradazione e lo smaltimento di rifiuti, il taglio di materiali, primi fra tutti i metalli. In particolare i plasmi atmosferici di non equilibrio, che possiedono la caratteristica di mantenere una temperatura macroscopica paragonabile a quella ambiente, sono studiati anche per applicazioni in campo biomedicale, oltre che in quello industriale. Da alcuni anni sono quindi oggetto di indagine per le caratteristiche di sterilizzazione di fluidi o solidi, per la coagulazione e il trattamento di lesioni e lacerazioni, per trattamenti su superfici quali la pelle, per il trattamento di cellule tumorali e staminali o per interfacce dispositivi biomedicali – corpo umano. Questo nuovo settore di ricerca, in grande sviluppo, viene comunemente definito Plasma & Medicine. Poiché in ambito biomedicale, un trattamento plasma può interessare diverse tipologie di substrati biologici e materiali, è stato scelto come obiettivo della tesi la caratterizzazione di una sorgente di plasma di non equilibrio a pressione atmosferica, denominata Plasma Jet, posta ad interagire con substrati di diversa natura (metallico, dielettrico, liquido). La sorgente utilizzata è in grado di produrre un plasma freddo e biocompatibile, generando diverse specie chimiche che garantiscono effetti molto interessanti (sterilizzazione, accelerazione della coagulazione sanguigna, cura di infezioni) per un utilizzo a contatto con il corpo umano o con componenti ingegneristiche che devono venire ad interagire con esso, quali stent, cateteri, bisturi. La caratterizzazione è stata effettuata mediante l’ausilio di due tecniche diagnostiche: la Schlieren Imaging, che permette di studiare la fluidodinamica del gas, OES (Optical Emission Spettroscopy), che permette di analizzare la composizione chimica della piuma di plasma e di determinare le specie chimiche che si producono. Questo elaborato si propone quindi di fornire una breve introduzione sul mondo dei plasmi e sulle loro caratteristiche, citando alcuni dei settori in cui viene utilizzato, industriali e biomedicali, con particolare attenzione per questi ultimi. Successivamente saranno riportati i setup utilizzati per le acquisizioni e una discussione sui risultati ottenuti dalle diverse tecniche diagnostiche utilizzate sul Jet durante i trattamenti. In ultimo sono poi riportate le conclusioni in modo da presentare le caratteristiche più importanti del comportamento della sorgente.

Lo sviluppo di soluzioni sempre più pervasive, nell’ambito delle telecomunicazioni, ha determinato una necessità crescente di avere sistemi wireless con dimensioni estremamente ridotte. Tale obiettivo deve essere raggiunto evitando di incorrere nelle problematiche in termini di prestazioni di radiazione che si presentano utilizzando antenne dalle dimensioni molto ridotte rispetto la lunghezza d'onda. Tali inefficienze finiscono poi per ripercuotersi sulle funzionalità, ma sopratutto sul consumo energetico e quindi sulla sua autonomia. Nell’ambito di questa tesi, ci si è focalizzati sui materiali e in particolare su come possono essere selezionati in base alle caratteristiche delle varie topologie di antenne, con lo scopo di massimizzare le caratteristiche prestazionali dell'elemento radiante. Sarà inoltre presentata una definizione innovativa e dedicata ai materiali magneto-dielettrici del volume di campo vicino. Si concluderà infine che, nel caso di antenne rappresentate da sorgenti equivalenti magnetiche è conveniente usare materiali magnetici, mentre con sorgenti equivalenti elettriche il solo dielettrico risulta più indicato.

Oggetto della tesi è stato la realizzazione di un sistema per la spettroscopia dielettrica. In particolare il sistema è in grado, con l'utilizzo di una cella di prova realizzata seguendo la norma CEI 10-9, di eseguire misure di grandezze dielettriche su un qualsiasi isolante fluido a diverse temperature in maniera del tutto autonoma. Le principali grandezze misurate sono il fattore di dissipazione, la costante dielettrica complessa, nella sua parte reale e immaginaria, e la conducibilità. Come dielettrico di prova è stato preso un nanofluido realizzato addittivando nanoparticelle di magnetite a una base di olio minerale. Sono stati realizzati nanofluidi a diverse concentrazioni di nanoparticelle sui quali sono state realizzate le stesse prove a tre temperature diverse, 40,60 e 80 gradi, ai fini di confrontare i risultati ottenuti tra loro. Sono state fatte le stesse prove anche sull'olio di base come ulteriore confronto. Nella tesi è stata trattata la teoria relativa ai dielettrici e ai nanofluidi nei primi due capitoli mentre negli ultimi due è stata descritta la procedura di realizzazione pratica del sistema di misura, la realizzazione del software utilizzato e infine la discussione dei risultati ottenuti.

L'elaborato è uno studio su materiali nanocompositi utilizzati nei componenti elettrici in cui è necessario avere un campo elettrico gradato, come i terminali dei cavi e i giunti elettrici. I materiali in questione sono formati da una matrice in resina epossidica (polimero termoindurente), addittivata con un filler in grafite nanometrica a ridotto aspect ratio. L'obbiettivo è quello di indagare in che modo l'aspect ratio sia responsabile del cambiamento delle proprietà elettriche e isolanti del materiale, in particolar modo se ne studiano gli effetti sulla conducibilità. Per avere un confronto immediato, i risultati sono stati incrociati con quelli di un lavoro precedente, nel quale l'additivo utilizzato era grafene lamellare, in tre differenti dimensioni, con aspect ratio diversi, tutti notevolmente più alti della grafite. Il nanocomposito resina grafite è stato sintetizzato in laboratorio tramite un processo di polimerizzazione in situ. Sono stati effettuati due tipi di prove elettriche: in DC in alta tensione (3000 V) e in AC a una tensione di 3 V (spettroscopia dielettrica). Una volta ottenuti i risultati, è stato fatto un confronto con un modello fisico-matematico, implementato tramite Matlab. Il codice di calcolo permette di ottenere il rapporto tra la conducibilità della matrice di resina epossidica, e quella del materiale composito, dando come input i valori di densità della matrice e del filler, oltre alla geometria e alle dimensioni delle nanoparticelle. La comparazione dei dati sperimentali con i valori calcolati dal modello ha rilevato un trend coerente con le aspettative: con l'aumentare dell'aspect ratio infatti, aumenta la conducibilità misurata. Sono state tuttavia evidenziate anche alcune criticità, che il modello non aveva preso in considerazione, quali la soglia di percolazione e gli effetti dell'umidità.

L’obiettivo di questo elaborato di tesi è stato quello di progettare e realizzare sorgenti di plasma di non equilibrio a pressione atmosferica per il crosslinking di film di gelatina e studiare l’effetto del materiale dielettrico impiegato per la realizzazione della sorgente sull’efficacia del processo. Per poter essere applicata con successo in ambito biomedicale, la gelatina, polimero biocompatibile e biodegradabile, necessita di essere sottoposta a trattamenti di crosslinking allo scopo di migliorarne le proprietà meccaniche e renderla insolubile in ambienti umidi. I plasmi di non equilibrio a pressione atmosferica di tipo Dielectric Barrier Discharge (DBD) rappresentano un metodo innovativo per reticolare film, scaffold e fibre di gelatina senza dover incorrere nell’uso di reagenti chimici potenzialmente citotossici. L’attività di tesi è consistita nella progettazione di sorgenti DBD differenti fra loro per i materiali che costituiscono il dielettrico e l’elettrodo di terra. Le sorgenti realizzate sono state impiegate per effettuare trattamenti di crosslinking di film di gelatina. Per tutte le condizioni testate si è svolta sia la caratterizzazione elettrica calcolando la potenza specifica fornita alla sorgente per unità di superficie, sia l’analisi delle caratteristiche dei film trattati con spettroscopia ATR-FTIR che con verifica di solubilità. I risultati evidenziano che il crosslinking della gelatina è ottenibile con l’uso di un dielettrico polimerico. Tuttavia, non si può escludere che l’ampliamento dello spettro delle condizioni operative utilizzate consenta di reticolare la gelatina anche facendo uso di dielettrici ceramici.

Sviluppo di un simulatore della cinetica chimica in una scarica a barriera dielettrica in aria a pressione atmosferica, focalizzando l'attenzione nei processi di creazione e decomposizione dell'ozono. Illustrazione del parco software utilizzato e caratterizzazione del modello fisico reale. Analisi e confronto tra i dati ottenuti tramite calcolatore e i dati ottenuti dalle misure al laboratorio.

Le tecniche di imaging al seno per la rilevazione di tumori stanno interessando un notevole numero di gruppi di ricerca in campo biomedico soprattutto negli ultimi anni. In particolare si cercano metodologie innovative in quanto le attuali tecniche già sviluppate e utilizzate in campo clinico, mammografia a raggi X e risonanza magnetica (MRI), presentano alcuni limiti. Questa tesi si focalizzerà in particolare su una di queste tecniche emergenti: l’imaging a microonde (MWI). Questo metodo infatti, limita notevolmente i costi, evita disagi per la paziente come la compressione del seno, penetra in modo ottimale nei tessuti e non li ionizza. La MWI si basa sulle diverse proprietà dielettriche, permittività e conduttività, dei vari tessuti che costituiscono la mammella, in particolare tra tessuto sano e maligno. Lo scopo di questa tesi è quello di analizzare tali proprietà dielettriche, le diversità che i vari tessuti presentano e come tutto ciò venga sfruttato per ottenere l’imaging della mammella. In particolare questo lavoro si propone di riportare e analizzare i principali studi sui tessuti biologici della mammella compiuti nel corso degli anni riguardo queste proprietà dielettriche e i rispettivi risultati ottenuti. Si tratteranno inoltre i mezzi di accoppiamento: soluzioni in cui è immerso l’assetto antenne-oggetto che minimizzano la riflessione del segnale sulla pelle e assicurano una migliore qualità di immagine.