Estudos das propriedades dielétricas em micro-ondas de cerâmicas dos sistema ZnO-Nb2O5-TiO2 para aplicações em comunicações espaciais

• Autor(a) principal: Elizete Gonçalves Lopes Rangel
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
• Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2011/09.22.14.39

O crescente desenvolvimento das telecomunicações impulsiona a pesquisa por novas tecnologias que possibilitam o aprimoramento do desempenho dos equipamentos. Cerâmicas dielétricas encontram aplicação como ressoadores dielétricos (RDs) em sistemas de comunicação que operam em frequências de microondas. Para a construção de um ressoador dielétrico (RD) é necessário um conjunto singular de propriedades: valor alto da constante dielétrica, perdas dielétricas baixas e a estabilidade da frequência com a temperatura. As propriedades dielétricas de um ressoador estão relacionadas às suas características macroscópicas (forma e dimensão) e microscópicas (composição química, estrutura cristalina, microestrutura, polarizabilidade e condutividade). Este trabalho apresenta uma investigação da correlação entre as propriedades dielétricas, as características da microestrutura e das fases cristalinas de cerâmicas do sistema ZnO-Nb$_2$O$_5$-TiO$_2$ produzidas a partir de misturas de pós do óxido de zinco, óxido de nióbio e óxido de titânio (com TiO$_2$ nas estruturas cristalinas anatásio e rutílio). Com o objetivo de otimizar as propriedades dielétricas, foi investigada a influência da adição de pequenas quantidades de óxido de gálio (0,1; 1,0 e 2,0\% em mol de Ga$_2$O$_3$) e de óxido de cobalto (0,1 e 1,0\% em mol de CoO). As cerâmicas foram obtidas pelo uso de uma rota nova de processamento, na qual a sintetização dos compostos químicos e a sinterização foram realizadas em uma única etapa. Para isto, foram feitas as misturas dos pós, a seguir foram compactadas por prensagem (uniaxial 100 MPa e isostática - 300 MPa) e sinterizadas via reação no estado sólido, em temperatura de 1100 a 1375 °C. As cerâmicas sinterizadas foram caracterizadas quanto à densidade, fases cristalinas presentes e microestrutura. Estas cerâmicas foram caracterizadas quanto às suas propriedades dielétricas em microondas. Os resultados obtidos permitem concluir que cerâmicas dielétricas do sistema ZnO-Nb2O5-TiO$_2$, obtidas a partir de TiO$_2$ na estrutura cristalina anatásio, com e sem a adição de Ga$_2$O$_3$ apresentaram valores de constante dielétrica e de fator de qualidade adequados para o seu uso como ressoadores dielétricos em microondas. No entanto, os valores altos de coeficiente térmico da frequência de ressonância. Este resultado indica que, apesar dos valores satisfatórios de constante dielétrica e de fator de qualidade, estes RDs precisam ainda ser melhorados para aplicações espaciais em circuitos de microondas.