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Type: Tese
Title: Síntese e Caracterização da Matriz BaMoO4 e seus Compósitos (CaTiO3, BiCu3Ti3FeO12, Li2TiO3) para Aplicações em Componentes na Região de Micro-Ondas e Radiofrequência
Title in English: Synthesis and characterization of the BaMoO4 matrix and its composites (CaTiO3, BiCu3Ti3FeO12, Li2TiO3) for applications in components in the microwave and radiofrequency region
Authors: Nobrega, Francisco Alekson Chaves
Advisor: Sombra, Antonio Sergio Bezerra
Keywords in Brazilian Portuguese : Molibdato de bário;Antena ressoadora dielétrica;Micro-ondas;Radiofrequência;mecanossíntese
Keywords in English : Barium molybdate molybdate;Dielectric resonator antenna;Microwave;Radio frequency
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Issue Date: 2023
Citation: NÓBREGA, Francisco Alekson Chaves. Síntese e caracterização da matriz BaMoO4 e seus compósitos (CaTiO3, BiCu3Ti3FeO12, Li2TiO3) para aplicações em componentes na região de micro-ondas e radiofrequência. 2023. 144 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Abstract in Brazilian Portuguese: Algumas eletro cerâmicas podem ser empregadas como componentes eletrônicos na rede de comunicação sem fio. Pois estas se destacam, por terem a possibilidade de receber e transmitir radiação em uma certa frequência podendo ser utilizada como antena ressoadora. Uma das cerâmicas utilizadas como antena é o titanato de cálcio (CaTiO3) que apresenta permissividade (e’r) acima de 150,00 na frequência de 2,39 GHz. No entanto, o seu coeficiente de temperatura na frequência ressonante (tf) é maior do que 650,00 ppm/°C, valor fora da faixa de -10,00 até + 10,00 ppm/°C. Em radiofrequência o CaTiO3 apresenta condutividade em torno de 10−12 a 10−20/S m e pode ser utilizado como isolador elétrico. No entanto, busca-se sintetizar compósitos cerâmicos com valores de tf na faixa de -10,00 até + 10,00 ppm/°C. Com isso, este trabalho pretende sintetizar o molibdato de bário (BaMoO4) e fabricar seus compósitos ambos pela reação de estado sólido e que exibam propriedades dielétricas para serem aplicados como antenas ressoadoras e isoladores elétricos, também sintetizar o BaMoO4 por mecanossíntese. Foram sintetizados os compósitos (1-x) BaMoO4 - (x) CaTiO3, (1-x) BaMoO4 – (x) BiCu3Ti3FeO12 e o (1-x) Li2TiO3 – (x) BaMoO4 em que a formação de suas fases foram caracterizadas pela difração de Raios X. Também foi realizado a síntese do BaMoO4 por mecanossíntese em 6, 8, 10 e 12 h de moagem. Na região de micro-ondas todos os compósitos apresentaram ao menos uma amostra com valor de tf na faixa de -10,00 a + 10,00 ppm/°C. Nos estudos de antenas, as amostras (1-x) BaMoO4 - (x) CaTiO3 apresentaram eficiência acima de 75 %, diretividade acima de 4,40 dB e o Gain acima de 3,93 dBi. Na avaliação de radiofrequência pela espectroscopia de impedância demonstrou que a matriz BaMoO4 e os compósitos apresentaram processos termicamente ativados havendo um decréscimo da energia de ativação (Ea) de 1,48 a 0,31 eV com o aumento da concentração de CaTiO3 na matriz, também se destacam o alto valor de permissividade e’r = 13700 (em 1 Hz a 30 °C) do BaMoO4. Conclui-se que os compósitos de BaMoO4 podem apresentar amostras com tf na faixa de -10,00 a +10,00 ppm/°C, os compósitos (1-x) BaMoO4 - (x) CaTiO3 podem ser fabricados pela reação de estado sólido com sinterização a temperatura de 900 °C, e exibir propriedades dielétricas na região de micro-ondas e radiofrequência. E o BaMoO4 pode ser sintetizado por mecanossíntese.
Abstract: Some electroceramics can be used as electronic components in the wireless communication network. These stand out because they have the possibility of receiving and transmitting radiation at a certain frequency and can be used as a resonator antenna. One of the ceramics used as an antenna is calcium titanate (CaTiO3) which has a permittivity (e'r) above 150.00 at the 2.39 GHz frequency. However, its temperature coefficient at the resonant frequency (tf) is greater than 650.00 ppm/°C, a value outside the range of -10.00 to + 10.00 ppm/°C. In radiofrequency, CaTiO3 presents conductivity around 10−12 to 10−20/Sm and can be used as an electrical insulator. However, we seek to synthesize ceramic composites with tf values in the range of -10.00 to + 10.00 ppm/°C. With this, this work intends to synthesize barium molybdate (BaMoO4) and manufacture its composites both by solid-state reaction and that exhibit dielectric properties to be applied as resonator antennas and electrical insulators, also synthesize BaMoO4 by mechano-milling. The composites (1-x) BaMoO4 - (x) CaTiO3, (1-x) BaMoO4 – (x) BiCu3Ti3FeO12 and (1-x) Li2TiO3 – (x) BaMoO4 were synthesized in which the formation of their The phases was characterized by X-Ray diffraction. The synthesis of BaMoO4 by mechanosynthesis was also carried out at 6, 8, 10, and 12 h of milling. In the microwave region, all composites showed at least one sample with a tf value in the range of -10.00 to + 10.00 ppm/°C. In the antenna studies, the samples (1-x) BaMoO4 - (x) CaTiO3 showed efficiency above 75%, directivity above 4.40 dB and Gain above 3.93 dBi. In the radiofrequency evaluation by impedance spectroscopy, it was demonstrated that the BaMoO4 matrix and the composites presented thermally activated processes, with a decrease in activation energy (Ea) from 1.48 to 0.31 eV with the increase of CaTiO3 concentration in the matrix, as well the high permittivity value e'r = 13700 (in 1 Hz at 30 °C) of BaMoO4 stands out. It is concluded that the BaMoO4 composites can present samples with tf in the range of -10.00 to +10.00 ppm/°C, the (1-x) BaMoO4 - (x) CaTiO3 composites can be manufactured by the reaction of solid state with sintering at a temperature of 900 °C, and exhibit dielectric properties in the microwave and radio frequency region. And BaMoO4 can be synthesized by mechano-milling.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/74272
Author's ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9465-7454
Author's Lattes: http://lattes.cnpq.br/1589795659417413
Advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6461-6793
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/6034251420222926
Access Rights: Acesso Aberto
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