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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/80232
Tipo: | Tese |
Título: | Propriedades dielétricas das eletrocerâmicas YTaO4 E Y3TaO7 para aplicação em dispositivos eletrônicos |
Autor(es): | Magalhães, Ticiane Alencar |
Orientador: | Fechine, Pierre Basílio Almeida |
Palavras-chave em português: | Eletrocerâmicas;Terras-raras;Radiofrequência;Microondas |
Palavras-chave em inglês: | Electroceramics;Earths, rare;Radio frequency;Microwaves |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA |
Data do documento: | 2024 |
Citação: | MAGALHAES, Ticiane Alencar. Propriedades dielétricas das eletrocerâmicas YTaO4 E Y3TaO7 para aplicação em dispositivos eletrônicos. 2024. 79 f. Tese (Doutorado em Engenharia e Ciência de Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024. |
Resumo: | O avanço tecnológico tem resultado em um aumento do consumo de terras raras (TR), que são usadas na fabricação de telas de celulares, computadores, geradores eólicos, dentre outras. Dessa classe podem ser destacados os ortotantalatos e tantalatos de TR, representados pela fórmula geral TRTaO 4 e TR 3 TaO 7 , respectivamente. Estes são fortes candidatos para aplicações tecnológicas devido a possibilidade de obtenção de uma grande variedade de compostos com diferentes composições. Além disso, as propriedades desses compostos podem ser modificadas em função do elemento TR na composição. Nesta pesquisa foi estudado o processo de síntese das eletrocerâmicas YTaO 4 (monoclínico, I12/a1) e Y 3 TaO 7 (ortorrômbico, C222 1 ) por reação do estado sólido, onde suas fases foram confirmadas por Difração de Raios-X (DRX), com o objetivo de investigar suas propriedades dielétricas na faixa de radiofrequência (RF) e micro-ondas (MW). Na caracterização morfológica foi observada superfícies porosas com grãos e contorno de grãos bem definidos. O diagrama de Nyquist mostrou processos de relaxação do tipo não-Debye, induzidos por mecanismo termo- ativado, que foram modelados por circuito equivalente R-CPE em paralelo para as duas amostras. As antenas ressoadora dielétricas (DRAs) apresentaram alta permissividade dielétrica ( ɛ’) ≥ 10, e baixa tangente de perda dielétrica (tg δ) desejados para aplicação em MW (300 MHz à 300 GHz). As medidas do coeficiente de temperatura da frequência ressonante (τ f ) para YTaO 4 (τ f = -18,69 ppm.oC -1 ) e Y 3 TaO 7 (τ f = 31,24 ppm.oC -1 ) conferem às amostras a estabilidade térmica necessária para sua aplicação em MW. Além disso, esses valores possibilitam a obtenção de DRAs em futuras pesquisas com τ f ~ 0. Os parâmetros de antena das eletrocerâmicas foram obidos por simulação numérica, onde apresentaram Coeficiente de reflexão (S 11 ) de -41,84 e -44,62 dB; Largura de banda (BW) de 55,00 e 9,58%; Eficiência de 99,45 e 91,87%; Diretividade de 6,03 e 5,90 dBi e Ganho de 6,0 e 5,53; respectivamente. Portanto, a avaliação do comportamento dielétrico das eletrocerâmicas com possível aplicação em dispositivos eletrônicos, como capacitores e DRAs, indicaram grande potencial de aplicação na região MW e RF. |
Abstract: | Technological advances have resulted in an increase in the consumption of rare earths (RE), which are used in the manufacture of cell phone screens, computers, wind turbines, among others. Among these classes, the following stand out: RE orthotantalates and tantalates, represented by the general formula TRTaO 4 and TR 3 TaO 7 , respectively. These are strong candidates for technological applications due to the possibility of obtaining a wide variety of compounds with different compositions. In addition, the properties of these compounds can be modified depending on the RE element in the composition. This research studied the synthesis process of the electroceramics YTaO 4 (monoclinic, I12/a1) and Y 3 TaO 7 (orthorhombic, C222 1 ) by solid state reaction, where their phases were confirmed by X-ray Diffraction (XRD), with the aim of investigating their dielectric properties in the radiofrequency (RF) and microwave (MW) ranges. In the morphological characterization, porous surfaces with well-defined grains and grain boundaries were observed. The Nyquist diagram showed non-Debye relaxation processes induced by a thermally activated mechanism, which were modeled by a parallel R-CPE equivalent circuit for both samples. The dielectric resonator antennas (DRAs) presented high dielectric permittivity (ɛ’) ≥ 10, and low dielectric loss tangent (tg δ) desired for MW (300 MHz à 300 GHz) application. The measurements of the temperature coefficient of the resonant frequency (τ f ) for YTaO 4 (τ f = - 18.69 ppm.oC -1 ) and Y 3 TaO 7 (τ f = 31.24 ppm.oC -1 ) confer the samples with the thermal stability required for their application in MW. Furthermore, these values allow obtaining DRAs in future research with τ f ~ 0. The antenna parameters of the electroceramics were obtained by numerical simulation, where they presented Reflection Coefficient (S 11 ) of -41.84 and -44.62 dB; Bandwidth (BW) of 55.00 and 9.58%; Efficiency of 99.45 and 91.87%; Directivity of 6.03 and 5.90 dBi and Gain of 6.0 and 5.53; respectively. Therefore, the evaluation of the dielectric behavior of the electroceramics with possible application in electronic devices, such as capacitors and DRAs, indicated great potential for application in the MW and RF region. |
Descrição: | Este documento está disponível online com base na Portaria nº 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas. |
URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/80232 |
ORCID do(s) Autor(es): | https://orcid.org/0009-0001-4523-2951 |
Currículo Lattes do(s) Autor(es): | https://lattes.cnpq.br/2129097118331032 |
ORCID do Orientador: | https://orcid.org/0000-0002-7822-2354 |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
Aparece nas coleções: | DEMM - Teses defendidas na UFC |
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