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Title in Portuguese: Estudo das propriedades estruturais e elétricas das granadas ferrimagnéticas GdIGXYIG1-X e suas aplicações em componentes de microondas.
Title: Study of the strutural and electric properties of garnets ferrimagnetc GdIGXYIG1-X and its aplications in componentes of microwaves.
Author: Fechine, Pierre Basílio Almeida
Advisor(s): Sombra, Antonio Sergio Bezerra
Keywords: Química inorgânica
Cerâmicas magnéticas
Tecnologia química
Issue Date: 2008
Citation: FECHINE, P. B. A.; Estudo das propriedades estruturais e elétricas das granadas ferrimagnéticas GdIGXYIG1-X e suas aplicações em componentes de microondas. 2008. 135 f. Tese (Doutorado em Química Orgânica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008.
Abstract in Portuguese: Devido ao rápido progresso no desenvolvimento de sistemas de comunicação em microondas, as cerâmicas dielétricas e magnéticas (ferritas) se tornaram atrativas para o uso em dispositivos. Embora as ferritas do tipo espinel terem sido os primeiros materiais utilizados para microondas, as granadas possuem menores perdas dielétricas e, portanto, são preferidas em muitas aplicações. As elevadas exigências que as aplicações elétricas modernas requerem dos materiais magnéticos fazem com que novas técnicas e produtos estejam permanentemente sendo pesquisados, com o conseqüente aparecimento de novas soluções para uma ampla série de aplicações. Nesse sentido, a pesquisa sobre compósitos é empregada para a busca de novos materiais. Este trabalho apresenta a obtenção do compósito ferrimagnético, constituído pelas fases Y3Fe5O12 (YIG) e Gd3Fe5O12 (GdIG), através da rota sintética no estado sólido com a utilização de moagem mecânica de alta energia. A Difração de Raios-X, a Espectroscopia Raman, Infravermelho e Mössbauer foram essenciais para caracterização estrutural dos compósitos. As peculiaridades da morfologia das amostras foram elucidadas pela Microscopia Eletrônica de Varredura e Microdureza de Vickers. Adicionalmente, foram realizados experimentos para se avaliar o comportamento elétrico e magnético dos compósitos na faixa de radio freqüência e de microondas para depois sugerir uma aplicação tecnológica cabível. Os compósitos comportaram-se adequadamente como antenas ressoadoras de ferritas (FRAs) e de microlinha (filmes espessos depositados sobre a superfície metalizada de um substrato de alumina, pela técnica “screen printing”), na faixa de operação das microondas. Os experimentos com os FRAs se mostraram satisfatórios devido ao controle das características de radiação das antenas e a sua sintonização pela aplicação de um campo magnético externo. As mesmas tiveram a característica de antenas de banda larga. Os ressoadores provenientes dos compósitos projetados neste trabalho podem ser importantes para desenvolver uma antena de banda larga de terceira geração (3G) para telefones celulares e outros produtos para redes sem fio.
Abstract: Due to a fast progress in the development of communication systems, the dielectric and magnetic ceramics (ferrites) have become attractive to be used in devices. Although the ferrites of the spinel type were the first material used in the microwave range, garnets have smaller dielectric losses and, therefore, are chosen for many applications. High demands for modern electric applications in magnetic materials results in new techniques and products being permanently studied and researched, with a consequent appearance of new solutions for a wide applications series. In this sense, the research in composites is employed to reach new materials. This work presents the study of the ferrimagnetic composite, constituted by Y3Fe5O12 (YIG) and Gd3Fe5O12 (GdIG) phases, through solid state synthetic route and submitted to high-energy mechanical milling. The X-Ray Diffraction and the Raman, Infrared and Mössbauer Spectroscopy were essential for the structural characterization of the composites. The peculiarities in the morphology of the samples were elucidated by Scanning Electron Microscopy and Vickers Microhardness. Additionally, experiments were made in order to evaluate the electric and magnetic behavior of the composites at radio frequency and microwave range and then later suggest an adequate technological application. The composites were efficient as ferrite resonator antennas (FRAs) and microstrip antennas (thick films deposited on metalized surface alumina substrate by screen-printing technique), in the microwave frequency range. The experiments with FRAs showed satisfactory due to the control of the antennas radiation characteristics and their tuning by the use of an external magnetic field. They present a wideband antenna profile. The composite resonators studied in this work can be important to the development of a third generation (3G) wideband antennas to cell phones and other wireless products.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/9605
metadata.dc.type: Tese
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