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Tipo: Dissertação
Título: Desenvolvimento de nanobiocompósitos superparamagnéticos para aplicação em dispositivos eletrônicos
Título em inglês: Development of superparamagnetic nanobiocomposites for application in electronic devices
Autor(es): Menezes, Fernando Lima de
Orientador: Fechine, Pierre Basílio Almeida
Palavras-chave: Quitosana;Antenas de microfita;Colágeno;Celulose;Magnetita
Data do documento: 2018
Resumo: O progresso da eletrônica nos últimos anos tem aumentado a necessidade de materiais leves, flexíveis, de alta razão eficiência/volume e biodegradáveis. Polímeros naturais podem ser usados para esse intuito. Significantes contribuições à miniaturização e performance desses materiais são reportadas na literatura quando um preenchimento de fases magneto-dielétricas é disperso nessas matrizes. Esse trabalho apresenta diferentes compósitos obtidos com a dispersão de nanopartículas superparamagnéticas (NPMs) em três biomacromoléculas: quitosana, colágeno e celulose. Suas propriedades térmicas, morfológicas, estruturais, dielétricas e magnéticas, bem como a elaboração de um substrato para antenas microfita, foram avaliados. NPMs de Fe3O4 foram sintetizadas e funcionalizadas em ultrassom com polietilenimina, citrato trissódico e poliacrilato de sódio, obtendo-se três diferentes ferrofluidos, os quais apresentaram massa específica e viscosidade com valores próximos, mas superiores ao fluido base, e tensão superficial menor que a água. NPMs de Fe3O4 funcionalizadas com polietilenimina foram escolhidas como fase dispersa para os compósitos. Substratos com constante dielétrica decrescentes com a frequência, mais na faixa 2-12, e com boa dispersão de NPMs na matriz foram obtidos. Protótipos de antenas de microfita mostraram boas larguras de banda e perdas de retorno, além de frequências de operação diretamente dependentes da composição dos compósitos, entre 4,63 a 5,55 GHz. Portanto, os materiais obtidos são candidatos adequados para substratos em antenas de microfita operando em micro-ondas, devido seu processamento ambientalmente amigável e barato, suas boas propriedades dielétricas, flexibilidade, leveza e biodegradabilidade.
Abstract: The progress of electronics in recent years has increased the need for light, flexible, high efficiency/volume ratio materials that are also biodegradable. Natural polymers can be used for this purpose. Significant contributions to the miniaturization and performance of these materials are reported in the literature when a magneto-dielectric filler is dispersed in these matrices. This work presents different composites obtained with the dispersion of superparamagnetic nanoparticles (MNPs) in three biomolecules: chitosan, collagen and cellulose. Its thermal, morphological, structural, dielectric and magnetic properties, as well as its potential as substrate for microstrip antennas were evaluated. Fe3O4 MNPs were synthesized and functionalized in ultrasound with polyethylenimine, trisodium citrate and sodium polyacrylate, obtaining three different ferrofluids, which presented specific mass and viscosity with values close to, but higher than the base fluid, and lower surface tension than water. Fe3O4 functionalized polyethylenimine MNPs were chosen as the dispersed phase for the composites. Substrates with decreasing dielectric constant with frequency, but in range 2-12, and with good dispersion of MNPs in the matrix were obtained. Prototypes of microstrip antennas showed good bandwidths and return loss, besides frequency of operation directly dependent on the composition of the composites, between 4.63-5.55 GHz. Therefore, the obtained materials are suitable candidates for substrates in microstrip antennas operating in microwave, with cheap and eco-friendly processing, good dielectric properties, flexibility, lightness and biodegradability.
Descrição: MENEZES, Fernando Lima de. Desenvolvimento de nanobiocompósitos superparamagnéticos para aplicação em dispositivos eletrônicos. 2018. 77 f. Dissertação (Mestrado em Química) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/31234
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