Materiais absorvedores de radiação eletromagnética multicamada na faixa de frequência 12,4 a 18,0 GHz

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Ariane Aparecida Teixeira de Souza
• Orientador(a): Mauricio Ribeiro Baldan, Alan Fernando Ney Boss
• Banca de defesa: Sergio Luiz Mineiro, Rodrigo Gabas Amaro de Lima
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Ciência e Tecnologia de Materiais e Sensores
• País: BR
• Resumo em Inglês: New wireless technologies are emerging so fast that we are currently surrounded by an electromagnetic pollution caused by several electronic devices, which can cause electromagnetic interference in other electronic devices. There are different strategies to avoid this electromagnetic interference, and one of them is the usage of Radar Absorbing Materials (RAMs). These materials can be presented in a single layer or multilayer structure, where the combination of two or more layers usually provides better reflection losses with thinner samples. Multilayer structures are commonly validated using free-space measurements, but it requires large samples. Here, we investigated the validation of multilayer structures using rectangular waveguide, that requires smaller samples. RAMs using manganese zinc ferrite (MnZn), silicon carbide (SiC) and carbon black (CB) in concentrations of 60 wt% and 70 wt%, 40 wt% and 50 wt% and 1 wt% to 2 wt%, respectively, were made with thicknesses ranging from 1 to 6 mm. Six samples were selected to be use in a theoretical model, one of each concentration. This model was used to choose the best multilayer thickness and reflection loss in a simpler way. The best experimental reflection loss using this methodology was the MnZn60_4.27mm + SiC50_0.84mm structure, with -39.80 dB at 15.27 GHz, i.e., an attenuation higher than 99.9%. The calculated value was was -27,28 dB at 14.69 GHz. Both frequency shifting and reflection loss difference were explained in detail throughout the discussion section. The proposed methodology to choose thickness and samples was effective, which was crucial to reach the conclusion that multilayer RAMs can be validated using rectangular waveguide. Using a simple methodology and considerable smaller samples compared to those required for free-space analysis is important to save time and costs.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2021/04.21.12.54

Novas tecnologias sem fio surgem cada vez mais rápido e, atualmente, estamos cercados por poluição eletromagnética provida de dispositivos eletrônicos utilizados em nosso cotidiano, que pode causar interferência eletromagnética em outros dispositivos eletrônicos. Existem diferentes estratégias para evitar esta interferência, sendo uma delas o uso de materiais absorvedores de radiação eletromagnética (MARE), que podem se apresentar como um material uniforme ou uma estrutura multicamada. As estruturas multicamadas são formadas pela combinação de amostras de diferentes materiais e espessuras, sendo uma alternativa para obtenção de melhores resultados de refletividade. A validação de estruturas multicamadas é, geralmente, feita através de medidas no espaço livre, o que requer uma amostra muito grande. Neste trabalho, investigou-se a validação de estruturas multicamadas através de guia de onda retangular, que utiliza amostras consideravelmente menores. Foram produzidas e caracterizadas amostras a base de ferrita de Manganês Zinco (MnZn), Carbeto de Silício (SiC) e Negro de Fumo (NF) com frações mássicas de 60% e 70%, 40% e 50% e 1% e 2%, respectivamente, com espessuras entre 1,00 e 6,00 mm. Dentre essas amostras, foram selecionadas seis curvas, uma de cada composição, para compor um modelo teórico de escolha de melhores espessuras e refletividades das estruturas multicamadas. O melhor resultado experimental obtido através desta metodologia foi a estrutura MnZn60_4,27mm + SiC50_0,84mm, com aproximadamente -39,80 dB em 15,27 GHz, que equivale a mais de 99,9% de atenuação da onda incidente. O valor calculado para esta estrutura foi de -27,28 dB em 14,69 GHz. Tanto o deslocamento em frequência quanto a diferença de refletividade são explicados em detalhe no decorrer do trabalho. A metodologia proposta para escolha dos materiais e espessuras se mostrou eficaz, possibilitando a conclusão de que é possível validar uma amostra multicamada em guia de onda retangular. Assim, a utilização de uma metodologia simples e de amostras consideravelmente menores daquelas utilizadas no método de espaço livre é importante para economizar tempo e custos com a produção de materiais.