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.

Este trabalho apresenta o estudo realizado na área de materiais absorvedores de radiação eletromagnética, do tipo dielétrico, baseados na utilização do polímero condutor polipirrol (PPi). Seis diferentes amostras de PPi foram sintetizadas via rota química, utilizando-se diferentes combinações de dois oxidantes (FeCl3 e Fe2(SO4)3) e dois surfactantes anônicos (dodecilbenzenosulfonato de sódio - DBSNa e ácido dodecilbenzenosulfônico - DBSA). Blendas dos polímeros sintetizados foram obtidas via mistura com resina epóxi. Análises por espectroscopia no infravermelho (FTIR) dos polímeros condutores obtidos comprovam o êxito das sínteses realizadas. Medidas de condutividade elétrica e análises por microscopia eletrônica de varredura mostram claramente a influência dos oxidantes e dos surfactantes nas características finais dos polímeros obtidos. Estes resultados também indicam que o oxidante sulfonado favorece a obtenção das amostras mais condutoras (13 S.cm-1) e das blendas PPi/epóxi com melhor desempenho na atenuação de micro-ondas, na faixa de 8 a 12 GHz (95% de atenuação em torno de 11 GHz).

Este trabalho aborda o tema materiais absorvedores de radiação eletromagnética (MARE) multicamadas. Um estudo multidisciplinar é desenvolvido com o intuito de otimizar a perda por reflexão de sinais de micro-ondas incidentes sobre esses materiais, na banda X de frequências (8,2 a 12,4 GHz), sob incidência normal. Uma proposta para projeto e planejamento eficiente da fabricação de MARE é feita por meio da integração de metodologias de caracterização eletromagnética, simulação computacional e processamento de materiais. Este estudo tem como foco otimizar MARE compostos por 3 camadas, a partir de uma base de dados de dez materiais, ou seja, cinco dielétricos (negro de fumo) e cinco magnéticos (ferro carbonila). Tal estudo visa determinar a composição ótima de cada camada (espessuras, materiais, posicionamento) da estrutura absorvedora para obter a melhor atenuação da radiação eletromagnética incidente. A metodologia de busca utilizada é a otimização evolutiva por meio do algoritmo genético MOGA-II, instalado no software modeFRONTIER. Após as inserções, no algoritmo genético, de valores de medidas experimentais de permissividades elétricas e permeabilidades magnéticas dos 10 materiais, 18 simulações são realizadas, baseadas em 3 grupos de situações, quanto à composição das estruturas de 3 camadas: o primeiro composto apenas pelos 5 materiais dielétricos, o segundo pelos outros 5 materiais magnéticos e o terceiro grupo baseado em estruturas compostas pela combinação dos 10 materiais, dielétricos e magnéticos. As otimizações realizadas mostram que os melhores resultados foram obtidos para as estruturas com a presença de ferro carbonila e negro de fumo simultaneamente. O melhor resultado encontrado para a perda ótima por reflexão é -67,625 dB, com a espessura no valor de 0,0023 m. Bons resultados também são obtidos para as estruturas à base de ferro carbonila. Dentre esses podem ser citadas as perdas por reflexão de -46,298 dB e -54,703 dB, para as estruturas com espessuras de 0,0020 m e 0,0019 m, respectivamente. A estratégia de busca realizada por meio do software mostra-se satisfatória. É apresentado também um estudo comparativo entre as larguras de banda de frequências de operação dos absorvedores otimizados. Ao final, é feita uma análise de sensibilidade das espessuras do material multicamadas, em relação às perdas por reflexão obtidas após as simulações.

Os materiais absorvedores de radiação, quando atingidos por uma onda eletromagnética, têm a sua estrutura molecular excitada, fazendo com que parte da energia incidente seja convertida em energia térmica. Normalmente, esses absorvedores contêm em suas formulações aditivos como materiais carbonosos, ferritas e polímeros condutores. O presente trabalho estuda o processamento de absorvedores híbridos via colagem de mantas poliméricas, colmeias e espumas, todas impregnadas com ferrita de MnZn e negro de fumo. Esta ferrita foi previamente selecionada por comparação com as ferritas de NiZn e MgZn. A caracterização dos materiais obtidos foi realizada pelo uso dos métodos do arco NRL e de inserção entre antenas, na faixa de 8 a 16 GHz. Os resultados mostram que as diferentes combinações dos aditivos geram materiais com diferentes níveis de atenuação da radiação incidente, sendo que os mais eficientes foram os obtidos como mantas de silicone dopadas com ferrita de MnZn e negro de fumo na proporção de 50/40/10, m/m, respectivamente, atenuando a radiação em torno de -10 dB. Foi verificado, também, que a atenuação da radiação nos absorvedores híbridos é definida pela primeira camada, mostrando que o processamento desses materiais é complexo, necessitando de estudos adicionais para melhorar a adesão entre as diversas camadas e, conseqüentemente, o casamento de impedância entre os diferentes materiais.

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.

O principal objetivo deste estudo é contribuir para uma maior compreensão da interação de aditivos magnéticos com a onda eletromagnética, na faixa de micro-ondas (2-18 GHz), de materiais absorvedores de radiação eletromagnética (MARE). Nesse sentido, este trabalho mostra o comportamento eletromagnético de diferentes tipos de MARE à base de ferrita de MnZn, ferro carbonila e suas misturas em uma matriz de silicone. Ênfase foi dada na determinação dos parâmetros permissividade e permeabilidade complexas, na faixa de 2 a 18 GHz e refletividade entre 8,2 - 12,4 GHz. Para a determinação dos parâmetros complexos foi estabelecida uma metodologia de medidas via técnica de guia de ondas coaxial. A partir dos resultados obtidos observa-se, por exemplo, que no caso da permissividade, a ferro carbonila interage prioritariamente com o campo elétrico da onda incidente, por meio do componente de armazenamento, já que o componente de perdas do campo elétrico é desprezível. Já, a ferrita de MnZn estudada mostra variação dos componentes de armazenamento e de perdas com o aumento da concentração de aditivo no MARE e da frequência de medida. Quanto à permeabilidade, verifica-se que a amostra de MARE à base de ferro carbonila apresenta os maiores valores (1,0 a 2,2), ou seja, este aditivo interage mais intensamente com o campo magnético da onda do que a ferrita MnZn (0,7 a 1,8). Medidas de refletividade de amostras de MARE, experimentais ou simuladas, obtidas pelo uso dos aditivos puros como das suas misturas apresentam bons resultados (70 - 99% de atenuação da radiação incidente). Verifica-se, ainda, que esses materiais comportam-se como absorvedores de micro-ondas do tipo ressonante. Os resultados também confirmam que a atenuação da radiação incidente é dependente da proporção dos aditivos magnéticos, da espessura da amostra e da frequência. Estudos comparativos de medidas de refletividade experimentais e simuladas mostram boa concordância, indicando que a simulação é uma ferramenta de apoio à otimização do processamento de MARE, contribuindo para a redução de custos e de tempo de processamento.

Os materiais absorvedores de radiação (RAM) quando atingidos por uma onda eletromagnética têm sua estrutura molecular excitada e parte da energia da radiação incidente é convertida em calor. Exemplos de uso bem sucedido desses materiais podem ser enocntrados na aeronáutica clássica e nas áreas de telecomunicações, de eletrodomésticos e médica. O presente trabalho consiste no processamento e caracterização de revestimentos absorvedores, utilizando-se como matérias-primas um poliuretano contendo quantidades variáveis de ferritas de MnZn, MgZn e NiZn e de negro de fumo. Medidas de refletividade na faixa de 2 - 18 GHz, utilizando-se arco NRL, mostraram que o revestimento mais eficiente na absorção da onda incidente foi obtido com a ferrita de MnZn de maior granulometria. Uma maior eficiência foi, também, observada pelo efeito sinérgico entre as partículas de ferritas de NiZn e MnZn e de negro de fumo, quando utilizadas em conjunto na preparação do revestimento. Pela combinação adequada do negro de fumo com ferritas de NiZn e MnZn foram obtidos revestimentos absorvedores do tipo banda larga, com espessura de 1,0 mais ou menos 0,2 mm, com eficiência na absorção média da radiação de até 75%.

Os materiais absorvedores de radiação podem se apresentar como tintas, mantas de borracha, espumas poliméricas, entre outros tipos, sendo utilizados com sucesso em diferentes áreas, podendo-se citar a aeronáutica, telecomunicações e médica. O uso de polímeros condutores na formulação desses materiais tem sido estudado, devido à combinação de propriedades como condutividade modulada, baixa densidade e facilidade de processamento em relação a outros materiais. Neste trabalho, foram preparadas tintas absorvedoras de radiação eletromagnética (na faixa de 8 a 12 GHz) utilizando-se blendas de poliuretano (PU) contendo polianilina (PAni) dopada, via solução e processamento reativo, com os ácidos dodecilbenzeno sulfônico (DBSA) e cânfor sulfônico (CSA). As formulações de blendas foram caracterizadas quanto aos seus comportamentos reológico e térmico, suas morfologias e as condutividades elétricas. As pinturas obtidas foram caracterizadas quanto à atenuação da radiação incidente, via medidas de refletividade, utilizando-se a técnica do guia de ondas. As formulações que apresentaram os melhores resultados de absorção da radiação foram as que possuíam a PAni dopada com DBSA e CSA via processamento reativo, apresentando características mais condutoras, atuando, assim, como centros absorvedores mais eficientes. Foi verificado, também, que a atenuação da radiação eletromagnética incidente depende da formulação da tinta e do tipo de substrato (alumínio ou compósitos de fibra de carbono/poliamida 6,6) aonde as tintas são aplicadas. As formulações contendo a PAni dopada com CSA em substratos de compósitos favoreceram a atenuação da radiação em até 30 dB, correspondendo a cerca de 99,9% de absorção da radiação eletromagnética incidente, em torno de 12 GHz.

Ao longo das últimas décadas, vários países têm desenvolvido a tecnologia de fabricação de estruturas com reduzida detecção por radar para emprego aeroespacial. O emprego de materiais adequados e de geometria apropriada permite que uma aeronave tenha a sua Seção Reta Radar (RCS) reduzida, devido ao decréscimo da refletividade das ondas eletromagnéticas incidentes no alvo. Dentro desse contexto, esta Dissertação de Mestrado teve como objetivo estudar absorvedores multicamadas pelo uso de absorvedores de microondas à base do polímero condutor polianilina e parafina com negro de fumo, caracterizando-os via medidas de refletividade pelo uso das técnicas do arco NRL (Naval Research Laboratory) e de guia de ondas. A permissividade elétrica complexa desses absorvedores, uma propriedade eletromagnética intrínseca, foi medida utilizando-se uma técnica de guia de onda. Um modelo teórico de absorvedores de múltiplas camadas foi desenvolvido a partir do método de linha de transmissão, juntamente com o desenvolvimento de um algoritmo. Esse procedimento permitiu a implementação de um software para obter a refletividade em função da freqüência para materiais com parâmetros eletromagnéticos pré-selecionados. Como resultado do estudo realizado, foi observada uma correlação entre a permissividade elétrica complexa dos materiais absorvedores de radiação com o desempenho da refletividade dos mesmos. Foi verificado, também, que o software proposto em apoio à obtenção de estruturas multicamadas mostrou boa concordância com medidas experimentais de refletividade, fornecendo parâmetros de orientação para a obtenção de materiais absorvedores multicamadas otimizados.