Materiais eletromagnéticos são extensamente usados em uma variedade de aplicações, que vão de núcleo de transformadores até componentes de satélites. A extração da permeabilidade ( ) e permissividade ( ) complexas de placas e filmes utilizam os modos transversal eletromagnético e quase transversal eletromagnético, empregando os dispositivos stripline e microstrip, respectivamente, como porta-amostra. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo a confecção de um porta-amostra inovador que pode ser usado para extrair a e utilizando o modo transversal eletromagnético. O porta-amostra possui uma geometria no formato de semicírculo operacional na faixa de frequência de 40Hz até 3GHz. A sua principal vantagem é a facilidade na conexão e robustez, igual a de uma linha coaxial de ar com terminações do tipo N. Ainda, ele foi desenvolvido para facilitar o acesso para posicionar ou implantar amostras: A área útil de medição é constituída de parte móvel para deposição de filme ou fixar laminas de amostras. O porta-amostra foi estudado em função da razão entre os condutores e desta forma pode ser redimensionado para suportar amostras com espessuras superiores a 1,85mm ou conectar a analisadores que possuem impedância de entrada diferente de 50 ?. Para avaliar a sensibilidade eletromagnética foram analisados os seguintes materiais: PVC, PMMA, PE, filme de ferrita (Co0,5Cu0,5Fe2O4 e resina epóxi), compósito (cimento Portland CP-V e ferrita Cu0,9Co0,1Fe2O4) e compósito (ferrita NiZn e silicone). Em baixa frequência (40Hz até 110MHz), os valores de e das amostras de PVC, PE e PMMA com espessura de 1,85mm estão em conformidade com os dados obtidos na literatura. O filme de ferrita caracterizado pelo porta -amostra apresentou um comportamento típico de Debye, que é uma característica da ferrita estudada. O valor de diminuiu com o aumento da ferrita no compósito (cimento Portland CP-V e ferrita Cu0,9Co0,1Fe2O4), isto mostra a sensibilidade do porta-amostra semicírculo na presença de uma variação na composição química. O compósito (ferrita NiZn e silicone) apresentou os mesmos valores de e quando caracterizados pelo porta-amostra semicírculo e pelo porta-amostra coaxial. Em alta frequência (50MHz até 3GHz), a convergência ocorreu acima de 2,5GHz para as amostras de PVC, PMMA e PE.

Este trabalho apresenta um estudo da caracterização eletromagnética, via medidas de permissividade elétrica, permeabilidade magnética e refletividade, na banda X, de Materiais Absorvedores de Radiação Eletromagnética (MARE), obtidos pelo uso de hexaferritas de CaNiTi e CaCoTi, com substituição de La e nanoferritas dos tipos espinélio (NiZn e NiCuZn) e hexagonal (BaNiTi, com substituição de La). As amostras foram caracterizadas por meio de medidas eletromagnéticas em guia de ondas na faixa de freqüências de 8,2 a 12,4 GHz. Os resultados obtidos mostram que os comportamentos eletromagnéticos das amostras de MARE processadas dependem de parâmetros como espessura das amostras, concentração, tamanhos das partículas e tipos de ferritas utilizados. MARE processados com as hexaferritas de Ca, com substituição de íons NiTi e La e CoTi e La, nas concentrações de 40 a 80 % em massa, apresentam bons valores de atenuação da onda incidente de até -30,7 dB e -25,3 dB (99,9 e 99,7% de absorção), respectivamente. As refletividades máximas obtidas para as amostras preparadas com a nanoferrita espinélio de NiCuZn e a nanohexaferrita de BaNiTi e La são de -30,2 dB (99,9% de absorção) e -21,1 dB (99,2% de absorção), respectivamente.

Atualmente, empregam-se ferramentas computacionais para o desenvolvimento de estruturas eletromagnéticas, com o objetivo de eliminar os altos custos de prototipagem e de ensaios de conformidade. Para se garantir a confiabilidade dos resultados gerados nas simulações computacionais, faz-se necessária a submissão de bancos de dados com as propriedades eletromagnéticas dos materiais empregados. O Grupo de Sistemas Eletromagnéticos (GSE) do CNPq/IEAv realiza pesquisas na área de aplicações de materiais cerâmicos eletromagnéticos em sensores aeroespaciais, em especial para transdutores de pulso de corrente, de presença de rádio frequência (RF) e magnetoelásticos. De acordo com a literatura, as ferritas de cobalto têm potencial para aplicações nesses três tipos de sensores. No entanto, não são encontrados dados suficientes que possam cumprir as exigências de projeto para os seus desenvolvimentos. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi o estudo da dispersão eletromagnética dessas cerâmicas. Foram confeccionadas amostras de ferrita de cobalto em três diferentes temperaturas de sinterização: 1100 C, 1200 C e 1300 C. Medidas de DRX dessas amostras confirmaram a presença da esperada estrutura espinélio inverso. Foram realizadas medidas de permeabilidade magnética ( ) e da permissividade elétrica ( ), na faixa de frequência de 50 MHz a 5 GHz. Foi possível determinar a influência da temperatura de sinterização nas frequências de relaxação das amostras, cujos valores encontrados foram 3,35 GHz, 2,51 GHz e 2,92 GHz, respectivamente. O valor de foi menor que 2, e o valor de foi menor que 13. As perdas magnéticas ( ) foram desprezíveis, e as perdas dielétricas ( ) atingiram 12,07. A curva de dispersão dielétrica das amostras apresentou um comportamento típico de resposta de relaxação de Debye. Também são apresentadas curvas de histerese e medidas de magnetostricção.

Materiais absorvedores de radiação eletromagnética são constituídos por compostos que proporcionam significativas perdas de energia. Dentre eles pode-se citar as ferritas, cujas propriedades são dependentes de sua microestrutura a qual, por sua vez, depende das condições de processamento do material. Neste trabalho foi usado o método dos precursores poliméricos na síntese de ferritas de zinco e cobre, de composição geral MexFe3-xO4 (Me = Cu ou Zn e 0,001 x 0,50) e caracterização físico-química foi realizada para avaliar a aplicabilidade destes materiais como centros absorvedores de radiação eletromagnética. As análises por FT-IR e DRX mostraram a formação das ferritas, tendo-se observado que, para a ferrita de zinco, a fase majoritária encontrada foi a ZnFe2O4 (franklinita), enquanto que para a de cobre, a fase majoritária foi a -Fe2O3 (hematita), com menor formação da fase CuFe2O4 (ferrita de cobre). A elevação da temperatura de tratamento térmico aumentou o tamanho das partículas de todas as formulações de ferritas. A micrografia dos pós mostrou partículas muito pequenas em forma de aglomerados, especialmente devido à sinterização da fase hematita, presente em todas as amostras. Os pós de formulação Cu0,5Fe2,5O4 e Zn0,5Fe2,5O4 calcinados a 900C/3h também mostraram melhores resultados para a medida de refletividade, com valores máximos de atenuação da radiação de -2,42 dB (42,7%) e -2,48 dB (43,5%) em frequência de 8,2 GHz, para as ferritas de Cu e Zn respectivamente, e se apresentam como melhores candidatos a materiais absorvedores de radiação eletromagnética, possivelmente devido à maior cristalinidade do material associada ao menor tamanho das partículas obtidas. Além disso, observou-se que as amostras que apresentaram sinterização da hematita apresentaram maior tamanho de aglomerados associado à menor resposta nos ensaios de refletividade. Pode-se concluir, portanto, que a presença de hematita não inviabiliza o uso das ferritas como centros absorvedores de radiação eletromagnética, no entanto a densificação do material por sinterização da hematita deve ser evitada.

Foi realizado um estudo da técnica de Microscopia de Varredura em Micro-ondas (SMM - Scanning Microwave Microscopy) para caracterização da microestrutura e das propriedades eletromagnéticas locais em amostras, baseando-se em medidas do coeficiente de espalhamento de reflexão (S11) e da topografia, na faixa de frequência de 2-7 GHz. Para compreender as imagens geradas com o arranjo experimental empregado na técnica de SMM, amostras microestruturadas, com propriedades eletromagnéticas conhecidas, foram confeccionadas e analisadas. Foram estudados substratos de mica com deposições de cobre (Cu-mica) e dióxido de titânio (TiO2-mica), estruturas de dióxido de silício depositadas sobre silício de baixa resistividade (grade de calibração) e ferrita Cu0,7Co0,3Fe2O4 (ferrita de cobre-cobalto). A partir das imagens de SMM dessas amostras, foi observado que a condutividade elétrica possui maior contribuição para o contraste das imagens. A variação da amplitude e fase de S11 entre os dois materiais de cada amostra foram comparadas. Para a frequência de 2,36 GHz, as maiores variações da amplitude e fase de S11 ocorreram na amostra Cu-mica, iguais a 0,1 dB e 0,2, respectivamente, e as menores variações, correspondendo a 0,001 dB e 0,004, respectivamente, foram observadas na amostra TiO2-mica, valores estes próximos dos níveis de ruído do sistema de medição. Na caracterização superficial da ferrita de cobre-cobalto foram revelados detalhes de sua microestrutura em função das imagens de topografia e no modo força lateral. Foram identificadas as presenças de fases diferentes, nos contornos e regiões intragranulares, atribuídas à formação de fase líquida de óxido de cobre II (CuO) e de fase policristalina da ferrita, confirmadas também pela distribuição espacial da condutividade elétrica nessas diferentes regiões. Para analisar a penetrabilidade do campo na amostra, compósitos com ferrita manganês-zinco e compósito com nanofibras de carbono foram investigadas. O material particulado magnético na matriz polimérica foi detectado pela técnica de SMM, no entanto, os contrastes nas imagens não foram marcantes, indicando que a resolução geométrica dessas partículas aparentam ser função das áreas de espalhamento e de características de absorção eletromagnéticas. Nas imagens do compósito com nanofibras de carbono, foram observadas com clareza as estruturas condutoras abaixo da superfície, que não são vistas nas imagens de topografia, mas estão presentes nas imagens de distribuição espacial do S11. Artefatos observados nas imagens e limitações da técnica de SMM também são apresentados e discutidos.

Este estudo mostra o comportamento eletromagnético, na faixa de microondas (de 100 MHz a 20 GHz), de revestimentos eletricamente condutores à base de blendas de poliuretano (PU) e polianilina (PAni) dopada, para aplicação como materiais absorvedores de radiação eletromagnética (MARE). As blendas foram preparadas utilizando-se dois diferentes tipos de PU (termorrígido e termoplástico) e amostras de PAni obtidas sob diferentes condições de sínteses e dopadas com os ácidos dodecilbenzeno sulfônico e cânfor sulfônico. As amostras de PAni foram caracterizadas por cromatografia de permeação em gel, microscopias óptica e eletrônica de varredura, pelas espectroscopias Raman, FTIR, UV-visível, RMN e também por difração de raios-X e medidas de condutividades elétrica. Os resultados obtidos mostram uma significativa alteração das morfologias e, conseqüentemente, das propriedades elétricas das PAni, com modificações na distribuição de suas massas molares, de seus graus de reticulação e de distribuição dos grupos quinônicos nas cadeias do polímero condutor. Os filmes de PU/PAni caracterizados pelas microscopias óptica e eletrônica de varredura, análises térmicas por TG e DSC e medidas de condutividade e permissividade elétrica (e*), mostram que as blendas com o PU termorrígido apresentam baixos valores de condutividade (~ 10-7 S.cm-1) e de e* (tan d ~ 0,05 a 1 GHz) e de absorção de microondas (~1,7 dB). Este comportamento é atribuído à desprotonação da PAni-DBSA, causada pela presença do diisocianato do PU. As blendas com PU termoplástico apresentam um baixo limite de percolação (~ 0,20%) e altos valores de condutividade (55,0 S.cm-1) e e* (tan d ~ 3 a 1 GHz) . Esta alteração das propriedades elétricas e dielétricas influenciou na eficiência do MARE (de 100 MHz a 20 GHz), com valores de atenuação de até 25dB.