Síntese e caracterização das cerâmicas do tipo Ba5Li2W3O15 e suas propriedades dielétricas em micro-ondas e radiofrequência

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Souza, Natália Dantas Gomes de
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
Texto Completo: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/69298
Resumo: In recent years, technological development in the area of ceramic materials has attracted the attention of the scientific community due such as applications in microwave (MW) and radiofrequency (RF) devices. Perovskite ceramics have relevant dielectric properties, such as high relative dielectric permittivity (ɛr), low loss tangent (tgδ) and a resonance frequency temperature coefficient (τf) close to ± 10 ppm.°C-1. The present work reports the synthesis of complex perovskite of the Ba5Li2W3O15 type (BLWO) and investigates its dielectric properties applied to electronic devices such as dielectric resonator antennas (DRA). The structural and dielectric properties of BLWO were studied. By X-ray diffraction, the presence of two crystalline phases was identified: Ba5Li2W3O15, with a hexagonal structure, and BaWO4, with a tetragonal structure, also confirmed by the vibrational modes obtained by Raman spectroscopy. Scanning electron microscopy (SEM) the presence of pores was observed, as well as well-defined grains and grain boundaries. The electrical measurements suggest that the samples have a thermoactivated process and their activation energy (Ea) was calculated, being around 1 to 2 eV. The dielectric resonators in MW presented εr between 13 and 15 and tgδ in the range of 1.0x10-3. The measured τf reached values between 17.6 and 6.6, being considered a good result for dielectric ceramics. Some ceramics were tested as an antenna and their far-field parameters were obtained through numerical simulation. The far field parameters of BLWO DRAs showed low gain, efficiency around 97%, good directivity and reflection coefficient (S11) below -10dB, making these ceramics promising in applications such as antennas. The DRAs of this work when compared to commercial antennas show similar values of low gain and high efficiency.
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The structural and dielectric properties of BLWO were studied. By X-ray diffraction, the presence of two crystalline phases was identified: Ba5Li2W3O15, with a hexagonal structure, and BaWO4, with a tetragonal structure, also confirmed by the vibrational modes obtained by Raman spectroscopy. Scanning electron microscopy (SEM) the presence of pores was observed, as well as well-defined grains and grain boundaries. The electrical measurements suggest that the samples have a thermoactivated process and their activation energy (Ea) was calculated, being around 1 to 2 eV. The dielectric resonators in MW presented εr between 13 and 15 and tgδ in the range of 1.0x10-3. The measured τf reached values between 17.6 and 6.6, being considered a good result for dielectric ceramics. Some ceramics were tested as an antenna and their far-field parameters were obtained through numerical simulation. The far field parameters of BLWO DRAs showed low gain, efficiency around 97%, good directivity and reflection coefficient (S11) below -10dB, making these ceramics promising in applications such as antennas. The DRAs of this work when compared to commercial antennas show similar values of low gain and high efficiency.O desenvolvimento tecnológico na área de materiais cerâmicos atraiu a atenção da comunidade científica devido às aplicações em dispositivos tais como de micro-ondas (MW) e radiofrequência (RF). Cerâmicas do tipo perovskitas apresentam relevantes propriedades dielétricas, tais como alta permissividade dielétrica relativa (ɛr), baixa tangente de perda (tgδ) e um coeficiente de temperatura da frequência de ressonância (τf) próximo de ± 10 ppm.°C-1. O presente trabalho reporta a síntese da perovskita complexa do tipo Ba5Li2W3O15 (BLWO) e investiga suas propriedades dielétricas aplicadas a dispositivos eletrônicos como antenas ressoadoras dielétricas (DRA). As propriedades estruturais e dielétricas do BLWO foram estudadas. Por difração de raios-X foi identificado a presença de duas fases cristalinas: Ba5Li2W3O15, com estrutura hexagonal, e BaWO4, com estrutura tetragonal, também confirmadas pelos modos vibracionais obtidos por espectroscopia Raman. Na microscopia eletrônica de varredura (MEV) observou-se a presença de poros, bem como grãos e contorno de grãos bem definidos. As medidas elétricas sugerem que as amostras possuem um processo termoativado e sua energia de ativação (Ea) foi calculada, ficando em torno de 1 a 2 eV. Os ressoadores dielétricos em MW apresentaram εr entre 13 e 15 e tgδ na faixa de 1,0x10-3. Já o τf medido alcançou valores entre 17,6 e 6,6, sendo considerado um bom resultado para cerâmicas dielétricas. Algumas cerâmicas foram testadas como antena e seus parâmetros de campo distante foram obtidos através de simulação numérica. Os parâmetros de campo distantes das DRAs de BLWO apresentaram baixo ganho, eficiência em torno de 97%, boa diretividade e coeficiente de reflexão (S11) abaixo de -10dB, tornando essas cerâmicas promissoras em aplicações como antenas. As DRAs desse trabalho quando comparadas a antenas comerciais mostram valores semelhantes de baixo ganho e alta eficiencia.Fechine, Pierre Basílio AlmeidaSilva, Marcelo Antonio Santos daSouza, Natália Dantas Gomes de2022-11-21T17:09:23Z2022-11-21T17:09:23Z2022-06-07info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfSOUZA, N. D. G. Síntese e caracterização das cerâmicas do tipo Ba5Li2W3O15 e suas propriedades dielétricas em micro-ondas e radiofrequência. 2022. 88 f. 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