%0 Thesis
%4 sid.inpe.br/mtc-m21c/2020/03.05.12.48
%2 sid.inpe.br/mtc-m21c/2020/03.05.12.48.32
%T Estudo da capacidade de absorção de onda eletromagnética por particulados de ferrita MnZn e ferro carbonila dispersos em matriz de borracha de silicone na faixa de frequência referente à banda X (8,2-12,4 GHz)
%J Study of the absorption capacity of the electromagnetic wave of ferrita MnZn and carbonyl iron dispersed in silicone rubber matrix in the frequency range relative to X band (8.2-12.4 GHz)
%D 2020
%8 2020-03-11
%9 Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Materiais e Sensores)
%P 105
%A Lopes, Braulio Haruo Kondo,
%@affiliation Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%E Baldan, Maurício Ribeiro (presidente/orientador),
%E An, Chen Ying (orientador),
%E Quirino, Sandro Fonseca (orientador),
%E Mineiro, Sergio Luiz,
%E Amaral Junior, Miguel Angelo do,
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%C São José dos Campos
%K materiais compósitos, materiais absorvedores de radiação eletromagnética, ferrita MnZn, ferrocarbonila, caracterização eletromagnética, composite materials, electromagnetic radiation absorber materials, MnZn ferrite, carbonyl iron, electromagnetic characterization.
%X O crescente número de satélites em operação apresenta como consequência um aumento na ocorrência do fenômeno conhecido como interferência eletromagnética. Este fenômeno pode provocar o mal funcionamento e comprometer a eficiência de dispositivos eletrônicos utilizados no setor aeroespacial. Desta forma é de grande importância a realização de estudos para o desenvolvimento de materiais com a finalidade de proteger os diversos sistemas eletrônicos de satélites através da redução dos sinais espúrios. Os materiais absorvedores de radiação eletromagnética (MARE) apresentam a capacidade de reduzir a quantidade de radiação no interior das estruturas de satélites através do efeito Joule. Os materiais compósitos, a base de matrizes poliméricas com aditivos magnéticos, podem associar a característica de baixo peso dos polímeros com a capacidade de particulados magnéticos em absorver uma parcela da energia de determinadas radições. Neste estudo foram caracterizadas as propriedades eletromagnéticas de amostras de materiais compósitos, a base de particulados de Ferrita de Manganês e Zinco (MnZn) e ferrocarbonila dispersos em uma matriz de silicone dielétrico. Foram utilizadas cinco concentrações entre 30% e 70 %, em duas espessuras diferentes, 1,5 mm e 2,0 mm. As amostras foram analisadas por Difratometria de Raio X, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Analisador de Redeve Vetorial (VNA). Os resultados referentes ao DRX revelaram que a ferrita de Manganês e Zinco e a ferrocarbonila possuíam respectivamente a estrutura cristalina cúbica tipo espinélio e estrutura cúbica de corpo centrado (CCC). As imagens produzidas por MEV revelaram que a ferrita de Manganês e Zinco e a ferrocarbonila possuem, respectivamente, amorfologia de esferas e placas em escala micrométrica. As propriedades eletromagnéticas, permissividade elétrica e permeabilidade magnética, e a capacidade de absorção eletromagnética foram caracterizadas através do VNA. Os resultados demonstraram que a permissividade elétrica, componentes real e imaginária, possuem uma relação direta com o aumento da concentração de particulados. A componente real da permeabilidade magnética apresentou diferentes comportamentos em função da concentração. Para a ferrita MnZn, foi observado uma diminuição, e para a ferrocarbonila um aumento. A variação da espessura demonstrou influência nos valores de permissividade e permeabilidade, porém não alterou sua dependência com relação a concentração de particulados. O ensaio de refletividade apresentou um ótimo valor de absorção na faixa de frequência referente a Banda X. A amostra a base de ferrita MnZn para uma concentração de 60% apresentou um pico de absorção em -17 dB (98% de absorção) em 9,5 GHz. O pico de absorção em -24.8 dB (99,6% de absorção) em 9,6 GHz foi observado para a amostra a base de ferrocarbonila. As comparações entre os valores de tangente de perda elétrica e magnética demonstraram que os fenômenos magnéticos apresentaram uma predominância no sistema de perda de energia, fenomenos estes com carater capacitivos (<45°). ABSTRACT: The increasing number of satellites in operation results in an increase in the occurrence of the phenomenon known as electromagnetic interference. This phenomenon can cause malfunctions and compromise the efficiency of electronic devices used in the aerospace sector. Thus, it is of great importance to carry out studies for the development of materials in order to protect the various electronic satellite systems by reducing spurious signals. Electromagnetic radiation absorbing materials (MARE) have the ability to reduce the amount of radiation inside satellite structures through the Joule effect. Composite materials, based on polymeric matrices with magnetic additives, can associate the low weight characteristic of polymers with the ability of magnetic particles to absorb a portion of the energy of certain radiations. In this study, the electromagnetic properties of composite material samples were characterized, based on Manganese and Zinc Ferrite (MnZn) and ferrocarbonyl particles dispersed in a dielectric silicone matrix. Five concentrations between 30% and 70% were used, in two different thicknesses, 1.5 mm and 2.0 mm. The samples were analyzed by X-ray diffractometry, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Vector Analysis Analyzer (VNA). The results referring to the XRD revealed that the manganese and zinc ferrite and the ferrocarbonyl had the spinel-like cubic crystalline structure and the centered body cubic structure (CCC), respectively. The images produced by SEM revealed that Manganese and Zinc ferrite and ferrocarbonyl have, respectively, amorphology of spheres and plates in micrometric scale. The electromagnetic properties, electrical permittivity and magnetic permeability, and the electromagnetic absorption capacity were characterized through VNA. The results showed that electrical permittivity, real and imaginary components, has a direct relationship with the increase in the concentration of particulates. The real component of magnetic permeability showed different behaviors depending on the concentration. For MnZn ferrite, a decrease was observed, and for ferrocarbonyl an increase. The thickness variation showed an influence on the permissiveness and permeability values, but did not change its dependence on the particulate concentration. The reflectivity test showed an excellent absorption value in the frequency range referring to Band X. The sample based on MnZn ferrite for a concentration of 60% showed an absorption peak at -17 dB (98% absorption) in 9, 5 GHz. The absorption peak at -24.8 dB (99.6% absorption) at 9.6 GHz was observed for the sample based on ferrocarbonyl. The comparisons between the tangent values of electrical and magnetic loss showed that magnetic phenomena had a predominance in the energy loss system, phenomena with capacitive characteristics (<45°).
%@language pt
%3 publicacao.pdf