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Título: Estudo dos efeitos da adição de TiO2 e V2O5 nas propriedades dielétricas da matriz cerâmica Na2Nb4O11 (NN00) e suas aplicações em ressoadores dielétricos
Título em inglês: Study of the effect of the addition of TiO2 AND V2O5 in the dielectric properties of ceramic matrix NA2NB4O11 (NN00) and its applications in dielectric resonators.
Autor(es): Romeu, Mairton Cavalcante
Orientador(es): Sombra, Antônio Sérgio Bezerra
Palavras-chave: Teleinformática
Antenas - Propreiedades dielétricas
Material cerâmico
Microondas
Rádio - Transmissores e transmissão
Data do documento: 12-Fev-2014
Citação: ROMEU. M. C. (2014)
Resumo: Neste trabalho, foram investigadas as propriedades estruturais e dielétricas da fase monoclínica da cerâmica ferroelétrica Na2Nb4O11 com adição de dióxido de titânio (TiO2) e Pentóxido de vanádio (V2O5) nas proporções de 2, 5 e 10% em massa. Os pós Na2Nb4O11 foram produzidos pelo método convencional de reação em estado sólido. Após a calcinação, as amostras foram prensadas na forma de pastilhas cilíndricas e, em seguida, sinterizadas. O estudo da estrutura e da composição das amostras foi feito através de difração de raios-X e Refinamento Rieteveld e um estudo da morfologia foi realizado através de Microscopia Eletrônica de Varredura. As medidas de densidade foram obtidas através da picnometria. A caracterização dielétrica foi realizada na faixa de radiofrequências e de micro-ondas. Em ambos os casos, foram realizados um estudo das propriedades em relação à variação da temperatura para possível aplicação em dispositivos que atuam em Radiofrequência e Microondas. O objetivo principal desse trabalho foi obter ressoadores dielétricos cerâmicos com permissividade dielétrica alta, baixas perdas dielétricas e estabilidade térmica, pois essas propriedades são necessárias para as aplicações em filtros e antenas dielétricas. Nas medidas realizadas em temperatura ambiente de 25°C obtivemos um alto valor da permissividade dielétrica (ε’r = 129.29 ) com o NN2V ( 2% de V2O5) e um valor da tangente de perda, relativamente baixo ( tanδ = 3.25x10-2 ) em 1 MHz. Na temperatura de 400°C e numa frequência fixa de 1 MHz, foi obtido um alto valor da permissividade dielétrica com ε’r= 358.23 e um valor de perda dielétrica em torno de 3,49 x10-1 para amostra NN2Ti. A medida do coeficiente de temperatura da frequência de ressonância (τf) mostrou a possibilidade de atingir a estabilidade térmica (τf = 0) com o aumento do nível de adição de V2O5. Para a amostra NN00, obtivemos um τf= -3378,42 ppm/°C. Com a adição do V2O5, este valor vai se aproximando do zero e atinge τf = -1348,618ppm/°C para o NN10V. As medidas na faixa de micro-ondas foram obtidas utilizando-se o método Hakki-Coleman. Uma simulação numérica foi realizada com cada amostra, verificando-se a reciprocidade com os dados experimentais. Neste estudo obtivemos uma cerâmica NN10V, útil para a aplicação em dispositivos de antenas omnidirecionais de baixo ganho.
Abstract: In this study were investigated the structural and dielectric properties of the ferroelectric ceramic monoclinic phase Na 2 Nb 4 O 11 with the addition of titanium dioxide (TiO 2 ) and vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) in proportions of 2, 5 and 10% by weight . The Na 2 Nb 4 O 11 powders were produced by the co nventional solid state reaction. After calcination , the samples were pressed into cylindrical pellets and then sintered. The study of the structure and composition of the samples was done by X - ray diffract ion and refinement Rieteveld and the morphology study was performed by Scanning Electron Microscopy . The density measurements we re obtained by pycnometry. The dielectric characterization was performed in the range of frequencies radio and microwave . In both cases , a study was performed of the properties with temperature variation for possible application in devices that oper ate in Frequency Radio and Microwave . The main objective of this work was to obtain ceramic dielectric resonators with high dielectric permittivity, low dielec tric loss and thermal stability , because these properties are required for applications in diele ctric filters and antennas. In the measurements performed at room temperature of 25 ° C, was obtained a high value of the dielectric permittivity ( ε'r = 129.29 ) with NN2V ( 2 % V2O5 ) and a value of loss tangent , relatively low (tan δ = 3.25x10 - 2 ) at 1 MHz. At the temperature of 400 ° C and a fixed frequency of 1 MHz was obtained a high value of the dielectric permittivity with ε' r = 358.23 and a value of dielectric loss around 3.49 x10 - 1 for sample NN2Ti. The measurement of temperature coefficient of resonance frequency ( τ f ) revealed the possibility of achieving the thermal stability ( τ f =0) with increasing level of addition of V 2 O 5 . For NN00 s ample, obtained a τ f = - 3378.42 ppm / ° C. With the addition of V2O5, this value gets closer to zero and reaches τ f = - 1348.618 ppm / ° C for NN10V. The measurements in the microwave range was obtained using the Hakki - Coleman method. A numerical simulation was performed with each sample, checking for reciprocity with the experimental data. In this study was obtained a ceramic NN10V, useful for application in low - gain omnidirectional antennas devices
Descrição: ROMEU. M. C. Estudo dos efeitos da adição de TiO2 e V2O5 nas propriedades dielétricas da matriz cerâmica Na2Nb4O11 (NN00) e suas aplicações em ressoadores dielétricos. 2014. 182 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Teleinformática) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/10866
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