O Bi5Ti3FeO15 foi sintetizado pelo mÃtodo de ReaÃÃo no Estado SÃlido (RES) e posteriormente adicionado de V2O5 (PentÃxido de VanÃdio) objetivando melhorar suas propriedades dielÃtricas. Para as anÃlises estruturais foram utilizadas as seguintes tÃcnicas: DifraÃÃo de Raios-X (DRX), Microscopia EletrÃnica de Varredura (MEV), Espectroscopia de DispersÃo de Energia de Raios-X (EDS), Espectroscopia Raman e Infravermelho (IV). Para o estudo das propriedades dielÃtricas do material em radiofrequÃncia e em microondas, foram empregadas, respectivamente, a Espectroscopia de ImpedÃncia (EI) e o mÃtodo de Hakki e Coleman. A tÃcnica de DRX foi utilizada para identificar a fase BFT pura, bem como as duas novas fases originadas a partir da adiÃÃo de V2O5: Bi4V1.5Fe0.5O10.5 e Bi2Ti2O7. As alteraÃÃes na morfologia dos grÃos e a resposta dielÃtrica foram atribuÃdas à presenÃa destas fases secundÃrias. Em radiofrequÃncia verificou-se que a adiÃÃo de V2O5 aumentou a permissividade dielÃtrica e reduziu os valores de tangente de perda, resultados semelhantes aos obtidos em microondas. Ressonadores DielÃtricos foram fabricados como um protÃtipo para antena monopolo. Os valores de frequÃncia de funcionamento da antena variaram entre 2,4 GHz e 3,1 GHz. Jà os valores de coeficiente de temperatura da frequÃncia ressonante (f) variaram de -330 a -192 ppm/ÂC. Assim sendo, a cerÃmica BFT adicionada de V2O5, pode ser utilizada em dispositivos de microondas, como telefones mÃveis, por exemplo. / The Bi5Ti3FeO15 (BFT) was synthesized by the solid state reaction method (SLR) and then added by V2O5 (vanadium pentoxide) to improve its dielectric properties. For the structural analyses the following technics were used: X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), Raman and infrared spectroscopy. For the dielectric propeties of the material at radiofrequency and microwave ranges, impedance spectroscopy (IS) and the Hakki-Coleman methods were used respectively. The XRD technique was used to identify the BFT phase as well as the two new ones (Bi4V1.5Fe0.5O10.5 and Bi2Ti2O7). Changes in the grain morphology and the dielectric response were assigned due to the presence of these secondary phases. The V2O5 addition increased the dielectric permittivity and reduced the loss tangent values at radiofrequency range; similar results were obtained at microwave. The Dielectric resonators (DR) were fabricated as a prototype for monopole antenna. The antenna operating frequency (2.4 - 3.1 GHz) and temperature coefficient of resonance frequency (τf) (from -330 to -192 ppm/ÂC) changed as a function of V2O5 concentration in the DR. Thus, BFT ceramics added by V2O5 are good candidates to be used for microwave devices as cell mobile phones, for example.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Devido ao rÃpido progresso no desenvolvimento de sistemas de comunicaÃÃo em microondas, as cerÃmicas dielÃtricas e magnÃticas (ferritas) se tornaram atrativas para o uso em dispositivos. Embora as ferritas do tipo espinel terem sido os primeiros materiais utilizados para microondas, as granadas possuem menores perdas dielÃtricas e, portanto, sÃo preferidas em muitas aplicaÃÃes. As elevadas exigÃncias que as aplicaÃÃes elÃtricas modernas requerem dos materiais magnÃticos fazem com que novas tÃcnicas e produtos estejam permanentemente sendo pesquisados, com o conseqÃente aparecimento de novas soluÃÃes para uma ampla sÃrie de aplicaÃÃes. Nesse sentido, a pesquisa sobre compÃsitos à empregada para a busca de novos materiais. Este trabalho apresenta a obtenÃÃo do compÃsito ferrimagnÃtico, constituÃdo pelas fases Y3Fe5O12 (YIG) e Gd3Fe5O12 (GdIG), atravÃs da rota sintÃtica no estado sÃlido com a utilizaÃÃo de moagem mecÃnica de alta energia. A DifraÃÃo de Raios-X, a Espectroscopia Raman, Infravermelho e MÃssbauer foram essenciais para caracterizaÃÃo estrutural dos compÃsitos. As peculiaridades da morfologia das amostras foram elucidadas pela Microscopia EletrÃnica de Varredura e Microdureza de Vickers. Adicionalmente, foram realizados experimentos para se avaliar o comportamento elÃtrico e magnÃtico dos compÃsitos na faixa de radio freqÃÃncia e de microondas para depois sugerir uma aplicaÃÃo tecnolÃgica cabÃvel. Os compÃsitos comportaram-se adequadamente como antenas ressoadoras de ferritas (FRAs) e de microlinha (filmes espessos depositados sobre a superfÃcie metalizada de um substrato de alumina, pela tÃcnica âscreen printingâ), na faixa de operaÃÃo das microondas. Os experimentos com os FRAs se mostraram satisfatÃrios devido ao controle das caracterÃsticas de radiaÃÃo das antenas e a sua sintonizaÃÃo pela aplicaÃÃo de um campo magnÃtico externo. As mesmas tiveram a caracterÃstica de antenas de banda larga. Os ressoadores provenientes dos compÃsitos projetados neste trabalho podem ser importantes para desenvolver uma antena de banda larga de terceira geraÃÃo (3G) para telefones celulares e outros produtos para redes sem fio. / Devido ao rÃpido progresso no desenvolvimento de sistemas de comunicaÃÃo em microondas, as cerÃmicas dielÃtricas e magnÃticas (ferritas) se tornaram atrativas para o uso em dispositivos. Embora as ferritas do tipo espinel terem sido os primeiros materiais utilizados para microondas, as granadas possuem menores perdas dielÃtricas e, portanto, sÃo preferidas em muitas aplicaÃÃes. As elevadas exigÃncias que as aplicaÃÃes elÃtricas modernas requerem dos materiais magnÃticos fazem com que novas tÃcnicas e produtos estejam permanentemente sendo pesquisados, com o conseqÃente aparecimento de novas soluÃÃes para uma ampla sÃrie de aplicaÃÃes. Nesse sentido, a pesquisa sobre compÃsitos à empregada para a busca de novos materiais. Este trabalho apresenta a obtenÃÃo do compÃsito ferrimagnÃtico, constituÃdo pelas fases Y3Fe5O12 (YIG) e Gd3Fe5O12 (GdIG), atravÃs da rota sintÃtica no estado sÃlido com a utilizaÃÃo de moagem mecÃnica de alta energia. A DifraÃÃo de Raios-X, a Espectroscopia Raman, Infravermelho e MÃssbauer foram essenciais para caracterizaÃÃo estrutural dos compÃsitos. As peculiaridades da morfologia das amostras foram elucidadas pela Microscopia EletrÃnica de Varredura e Microdureza de Vickers. Adicionalmente, foram realizados experimentos para se avaliar o comportamento elÃtrico e magnÃtico dos compÃsitos na faixa de radio freqÃÃncia e de microondas para depois sugerir uma aplicaÃÃo tecnolÃgica cabÃvel. Os compÃsitos comportaram-se adequadamente como antenas ressoadoras de ferritas (FRAs) e de microlinha (filmes espessos depositados sobre a superfÃcie metalizada de um substrato de alumina, pela tÃcnica âscreen printingâ), na faixa de operaÃÃo das microondas. Os experimentos com os FRAs se mostraram satisfatÃrios devido ao controle das caracterÃsticas de radiaÃÃo das antenas e a sua sintonizaÃÃo pela aplicaÃÃo de um campo magnÃtico externo. As mesmas tiveram a caracterÃstica de antenas de banda larga. Os ressoadores provenientes dos compÃsitos projetados neste trabalho podem ser importantes para desenvolver uma antena de banda larga de terceira geraÃÃo (3G) para telefones celulares e outros produtos para redes sem fio. / Due to a fast progress in the development of communication systems, the dielectric and magnetic ceramics (ferrites) have become attractive to be used in devices. Although the ferrites of the spinel type were the first material used in the microwave range, garnets have smaller dielectric losses and, therefore, are chosen for many applications. High demands for modern electric applications in magnetic materials results in new techniques and products being permanently studied and researched, with a consequent appearance of new solutions for a wide applications series. In this sense, the research in composites is employed to reach new materials. This work presents the study of the ferrimagnetic composite, constituted by Y3Fe5O12 (YIG) and Gd3Fe5O12 (GdIG) phases, through solid state synthetic route and submitted to high-energy mechanical milling. The X-Ray Diffraction and the Raman, Infrared and MÃssbauer Spectroscopy were essential for the structural characterization of the composites. The peculiarities in the morphology of the samples were elucidated by Scanning Electron Microscopy and Vickers Microhardness. Additionally, experiments were made in order to evaluate the electric and magnetic behavior of the composites at radio frequency and microwave range and then later suggest an adequate technological application. The composites were efficient as ferrite resonator antennas (FRAs) and microstrip antennas (thick films deposited on metalized surface alumina substrate by screen-printing technique), in the microwave frequency range. The experiments with FRAs showed satisfactory due to the control of the antennas radiation characteristics and their tuning by the use of an external magnetic field. They present a wideband antenna profile. The composite resonators studied in this work can be important to the development of a third generation (3G) wideband antennas to cell phones and other wireless products. / Due to a fast progress in the development of communication systems, the dielectric and magnetic ceramics (ferrites) have become attractive to be used in devices. Although the ferrites of the spinel type were the first material used in the microwave range, garnets have smaller dielectric losses and, therefore, are chosen for many applications. High demands for modern electric applications in magnetic materials results in new techniques and products being permanently studied and researched, with a consequent appearance of new solutions for a wide applications series. In this sense, the research in composites is employed to reach new materials. This work presents the study of the ferrimagnetic composite, constituted by Y3Fe5O12 (YIG) and Gd3Fe5O12 (GdIG) phases, through solid state synthetic route and submitted to high-energy mechanical milling. The X-Ray Diffraction and the Raman, Infrared and MÃssbauer Spectroscopy were essential for the structural characterization of the composites. The peculiarities in the morphology of the samples were elucidated by Scanning Electron Microscopy and Vickers Microhardness. Additionally, experiments were made in order to evaluate the electric and magnetic behavior of the composites at radio frequency and microwave range and then later suggest an adequate technological application. The composites were efficient as ferrite resonator antennas (FRAs) and microstrip antennas (thick films deposited on metalized surface alumina substrate by screenprinting technique), in the microwave frequency range. The experiments with FRAs showed satisfactory due to the control of the antennas radiation characteristics and their tuning by the use of an external magnetic field. They present a wideband antenna profile. The composite resonators studied in this work can be important to the development of a third generation (3G) wideband antennas to cell phones and other wireless products.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoemiaLGMM_TESE.pdf: 3140610 bytes, checksum: 8bdf88d29c888d95e74fd24e403e60fc (MD5) Previous issue date: 2013-06-07 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Ceramic substrates have been investigated by researchers around the world and has achieved a high interest in the scientific community, because they had high dielectric constants and excellent performance in the structures employed. Such ceramics result in miniaturized structures with dimensions well reduced and high radiation efficiency. In this work, we have used a new ceramic material called lead zinc titanate in the form of Zn0,8Pb0,2TiO3, capable of being used as a dielectric substrate in the construction of various structures of antennas. The method used in constructing the ceramic combustion synthesis was Self- Sustained High Temperature (SHS - "Self-Propagating High-Temperature Synthesis") which is defined as a process that uses highly exothermic reactions to produce various materials. Once initiated the reaction area in the reaction mixture, the heat generated is sufficient to become self-sustaining combustion in the form of a wave that propagates converting the reaction mixture into the product of interest. Were analyzed aspects of the formation of the composite Zn0,8Pb0,2TiO3 by SHS powders and characterized. The analysis consisted of determining the parameters of the reaction for the formation of the composite, as the ignition temperature and reaction mechanisms. The production of composite Zn0,8Pb0,2TiO3 by SHS performed in the laboratory, was the result of a total control of combustion temperature and after obtaining the powder began the development of ceramics. The product was obtained in the form of regular, alternating layers of porous ceramics and was obtained by uniaxial pressing. 10 The product was characterized by analysis of dilatometry, X-ray diffraction analysis and scanning electron microscopy. One of the contributions typically defined in this work is the development of a new dielectric material, nevertheless presented previously in the literature. Therefore, the structures of the antennas presented in this work consisted of new dielectric ceramics based Zn0,8Pb0,2TiO3 usually used as dielectric substrate. The materials produced were characterized in the microwave range. These are dielectrics with high relative permittivity and low loss tangent. The Ansoft HFSS, commercial program employee, using the finite element method, and was used for analysis of antennas studied in this work / Substratos cer?micos t?m sido investigados por pesquisadores de todo o mundo e tem despertado um grande interesse na comunidade cient?fica, pelo fato de apresentarem altas constantes diel?tricas e um excelente desempenho nas estruturas empregadas. Tais cer?micas resultam em estruturas miniaturizadas, com dimens?es bem reduzidas e de alta efici?ncia de radia??o. Neste trabalho, utilizou-se um novo material cer?mico, chamado de titanato de zinco chumbo, na forma de Zn0,8Pb0,2TiO3, capaz de ser utilizado como substrato diel?trico na constru??o de diversas estruturas de antenas. O m?todo utilizado na constru??o da cer?mica foi a S?ntese por Combust?o Auto-Sustentada a Alta Temperatura (SHS Self-Propagating High-Temperature Synthesis ) que ? definido como um processo que utiliza rea??es altamente exot?rmicas para produzir os mais diversos materiais. Uma vez iniciada a rea??o numa ?rea da mistura reagente, o calor gerado ? suficiente para tornar a combust?o auto-sustent?vel, na forma de uma onda que se propaga convertendo a mistura reagente no produto de interesse. Foram analisados os aspectos da forma??o do comp?sito Zn0,8Pb0,2TiO3 por SHS e os p?s obtidos, foram caracterizados. A an?lise consistiu na determina??o dos par?metros da rea??o para a forma??o do comp?sito, como a temperatura de igni??o e os mecanismos de rea??o. A produ??o do comp?sito Zn0,8Pb0,2TiO3 por SHS, realizada em laborat?rio, foi resultado de um controle total da temperatura de combust?o e ap?s a obten??o do p? 8 iniciou-se o desenvolvimento das cer?micas. O produto foi obtido na forma de camadas regulares e altern?ncia de porosidades e as cer?micas foram obtidas por prensagem uniaxial. O produto foi caracterizado atrav?s de an?lises de dilatometria, difra??o de raios-X e an?lise de microscopia de varredura eletr?nica. Uma das contribui??es principais deste trabalho foi o desenvolvimento de um novo material diel?trico, n?o obstante apresentado anteriormente na literatura. Portanto, as estruturas das antenas apresentadas neste trabalho foram constitu?das por novas cer?micas diel?tricas ? base de Zn0,8Pb0,2TiO3, geralmente utilizado como substrato diel?trico. Os materiais desenvolvidos foram caracterizados na faixa de micro-ondas. S?o substratos diel?tricos de alta permissividade relativa e baixa tangente de perda. O software comercial empregado, Ansoft HFSS, baseado no m?todo dos elementos finitos, foi utilizado na an?lise das antenas estudadas neste trabalho