Análise experimental e numérica das características elétricas da matriz FeNbO4, sob a adição de TiO2, para aplicações na engenharia de micro-ondas e radiofrequência
| Ano de defesa: | 2021 |
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Resumo: | Over time, advanced ceramics have shown a large number of applications in different fields of science. In this work, the dielectric and structural properties of Iron Niobate (FNO) with addition of Titanium Oxide in proportions of 20, 40, 60 and 80% by mass were analyzed for applications in devices operating in the microwave and radiofrequency range. The solid state reaction method, with subsequent association of a sintering process at 1200°C, was used to obtain the desired samples. The structural characterization of the samples was performed using the X-Ray diffraction technique with the aid of the Rietveld refinement method. The results obtained in X-ray diffraction prove the formation of the ceramic matrix FNO, in addition to the phases of Iron and Niobium Titanate Ti1- 2x(FexNbx)O2 (TFNO) from the addition of TiO2. The analysis of the densification of the samples, carried out through Picnometry, showed results above 85%. The dielectric properties of the composites in the microwave region were obtained through experimental measurements and numerical simulations using DRs (Dielectric Resonators). Desirable stability was achieved with the addition of approximately 50% TiO2. The analysis in the radiofrequency region was carried out through the technique of impedance spectroscopy with temperature variation. At room temperature, at the frequency of 100Hz, the samples have high dielectric permittivity values reaching the order of 105. The values of the tangent of dielectric losses (tg δ) reached the order of magnitude of 10-1. With the increase in temperature, it was observed that there is greater mobility of charge carriers, increased conductivity and decreased impedance of samples. The activation energy values of the pure sample and the composites showed similar values. |
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Bezerra Júnior, Manoel HenriqueSombra, Antônio Sérgio BezerraMota, João César Moura2022-03-18T14:05:55Z2022-03-18T14:05:55Z2021BEZERRA JÚNIOR, Manoel Henrique . Análise experimental e numérica das características elétricas da matriz FeNbO4, sob a adição de TiO2, para aplicações na engenharia de micro-ondas e radiofrequência. 2021. 103f. Tese (Doutorado em Engenharia de Teleinformática) – Universidade Fedeal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-graduação em Engenharia de Teleinformática, Fortaleza, 2021.http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/64487Over time, advanced ceramics have shown a large number of applications in different fields of science. In this work, the dielectric and structural properties of Iron Niobate (FNO) with addition of Titanium Oxide in proportions of 20, 40, 60 and 80% by mass were analyzed for applications in devices operating in the microwave and radiofrequency range. The solid state reaction method, with subsequent association of a sintering process at 1200°C, was used to obtain the desired samples. The structural characterization of the samples was performed using the X-Ray diffraction technique with the aid of the Rietveld refinement method. The results obtained in X-ray diffraction prove the formation of the ceramic matrix FNO, in addition to the phases of Iron and Niobium Titanate Ti1- 2x(FexNbx)O2 (TFNO) from the addition of TiO2. The analysis of the densification of the samples, carried out through Picnometry, showed results above 85%. The dielectric properties of the composites in the microwave region were obtained through experimental measurements and numerical simulations using DRs (Dielectric Resonators). Desirable stability was achieved with the addition of approximately 50% TiO2. The analysis in the radiofrequency region was carried out through the technique of impedance spectroscopy with temperature variation. At room temperature, at the frequency of 100Hz, the samples have high dielectric permittivity values reaching the order of 105. The values of the tangent of dielectric losses (tg δ) reached the order of magnitude of 10-1. With the increase in temperature, it was observed that there is greater mobility of charge carriers, increased conductivity and decreased impedance of samples. The activation energy values of the pure sample and the composites showed similar values.Ao longo do tempo, as cerâmicas avançadas têm apresentado um grande número de aplicações em diversos campos da ciência. Neste trabalho, foram analisadas as propriedades dielétricas e estruturais do Niobato de Ferro (FNO) com adição de Óxido de Titânio nas proporções de 20, 40, 60 e 80% em massa para aplicações em dispositivos que possuem região de operação na faixa de micro-ondas ou radiofrequência. O método de reação em estado sólido, com associação posterior de um processo de sinterização a 1200°C, foi utilizado para a obtenção das amostras desejadas. A caracterização estrutural das amostras foi realizada através da técnica de difração de Raios X com o auxílio do método de refinamento Rietveld. Os resultados obtidos na difração de Raio X comprovam a formação da matriz cerâmica FNO, além das fases de Titanato de Ferro e Nióbio Ti1-2x (FexNbx)O2 (TFNO) a partir da adição de TiO2. A análise da densificação das amostras, realizada através de Picnometria, apresentou resultados superiores a 85%. As propriedades dielétricas dos compósitos na região de micro-ondas foram obtidas através de medidas experimentais e simulações numéricas utilizando DRs (Ressoadores Dielétricos). A estabilidade térmica desejável foi alcançada com a adição de, aproximadamente, 50% de TiO2. A análise na região de radiofrequência foi obtida através da técnica de espectroscopia de impedância com variação da temperatura. Em temperatura ambiente, na frequência de 100Hz, as amostras apresentaram altos valores de permissividade dielétrica chegando à ordem de 105. Os valores de tangente de perdas dielétricas (tg δ) chegaram à ordem de grandeza de 10-1. Com o aumento da temperatura, foi observado que há uma maior mobilidade dos portadores de carga, aumento da condutividade e diminuição da impedância das amostras. Os valores de energia de ativação da amostra pura e dos compósitos apresentaram valores semelhantes.Niobato de FerroMicro-ondasRadiofrequênciaPropriedades dielétricasAnálise experimental e numérica das características elétricas da matriz FeNbO4, sob a adição de TiO2, para aplicações na engenharia de micro-ondas e radiofrequênciainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINAL2021_tese_mhbezerrajunior.pdf2021_tese_mhbezerrajunior.pdfapplication/pdf3436880http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/64487/1/2021_tese_mhbezerrajunior.pdf55666651d824a7decb85e837b9af095eMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82158http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/64487/2/license.txte63c6ed4faa81e8b90d2fac75971a7d6MD52riufc/644872022-03-18 11:33:40.112oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2022-03-18T14:33:40Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false |
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