@TechReport{GadbemMineGome:2023:EsCoCe,
author = "Gadbem, J{\'u}lia Maria de Oliveira and Mineiro, Sergio Luiz and
Gomes, Newton Adriano dos Santos",
title = "Estudo de comp{\'o}sitos cer{\^a}micos para
aplica{\c{c}}{\~a}o como materiais absorvedores de
radia{\c{c}}{\~a}o eletromagn{\'e}tica (MARE) na faixa de
frequ{\^e}ncia de micro-ondas",
institution = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais",
year = "2023",
type = "RPQ",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
note = "{Bolsa PIBIC/PIBITI/INPE/CNPq.}",
keywords = "carbeto de sil{\'{\i}}cio, banda X, MARE, refletividade,
permissividade, silicon carbide, x-band, RAM, reflection loss,
complex permittivity.",
abstract = "Materiais absorvedores de radia{\c{c}}{\~a}o
eletromagn{\'e}tica (MARE) s{\~a}o materiais comp{\'o}sitos
projetados para absorver ou atenuar a energia da
radia{\c{c}}{\~a}o eletromagn{\'e}tica que incide sobre eles
sendo geralmente constru{\'{\i}}dos utilizando materiais com
elevada perda diel{\'e}trica a partir de uma matriz
polim{\'e}rica acrescida de part{\'{\i}}culas condutivas
dispersas em sua matriz. O presente trabalho tem como objetivo
estudar as propriedades f{\'{\i}}sicas e qu{\'{\i}}micas do
Carbeto de Sil{\'{\i}}cio (SiC) e sua aplica{\c{c}}{\~a}o como
um material absorvedor de radia{\c{c}}{\~a}o
eletromagn{\'e}tica na faixa de frequ{\^e}ncia de micro-ondas. O
carbeto de sil{\'{\i}}cio, formado por carbono e
sil{\'{\i}}cio, {\'e} uma das principais cer{\^a}micas
avan{\c{c}}adas e seu car{\'a}ter fortemente covalente faz com
que este material apresente propriedades como alta condutividade
t{\'e}rmica, resist{\^e}ncia qu{\'{\i}}mica e mec{\^a}nica em
altas temperaturas e boa resist{\^e}ncia {\`a}
oxida{\c{c}}{\~a}o, desgaste e abras{\~a}o. Foram preparadas
amostras utilizando uma matriz de silicone variando as
concentra{\c{c}}{\~o}es do aditivo de SiC em 30%, 40% e 50%,
estruturado em 8 espessuras distintas para cada uma das
concentra{\c{c}}{\~o}es, de modo a avaliar sua efici{\^e}ncia
na absor{\c{c}}{\~a}o de radia{\c{c}}{\~a}o
eletromagn{\'e}tica. Empregando um analisador de redes vetorial
(VNA) acoplado a um guia de onda retangular na faixa de
frequ{\^e}ncia da banda X (8,2 GHz a 12,4 GHz) para
caracteriza{\c{c}}{\~a}o das propriedades eletromagn{\'e}ticas
do material, obteve-se valores da permissividade el{\'e}trica,
permeabilidade magn{\'e}tica e a refletividade (Reflection Loss -
RL) do material. A partir desta caracteriza{\c{c}}{\~a}o, foi
observado que a banda de absor{\c{c}}{\~a}o em que o RL se
encontra abaixo de -10dB n{\~a}o foi alcan{\c{c}}ada nas
amostras de 30% de concentra{\c{c}}{\~a}o de SiC. Nas amostras
com 40% de concentra{\c{c}}{\~a}o do SiC, identificou-se a faixa
de frequ{\^e}ncia de absor{\c{c}}{\~a}o nas espessuras de 7,72
mm e 8,72 mm e nas amostras de 50% de concentra{\c{c}}{\~a}o, a
faixa de absor{\c{c}}{\~a}o foi observada nas espessuras de 5,80
mm, 6,72 mm, 7,72 mm e 8,78 mm. Al{\'e}m disso, foi avaliado que,
para amostras com a mesma concentra{\c{c}}{\~a}o, a
refletividade do material apresenta seus picos de
absor{\c{c}}{\~a}o eletromagn{\'e}tica em frequ{\^e}ncias mais
baixas nas espessuras maiores. Tais resultados indicam o potencial
do SiC como um MARE eficiente na faixa de frequ{\^e}ncia de
micro- ondas, apresentando absor{\c{c}}{\~a}o da
radia{\c{c}}{\~a}o incidente pr{\'o}xima ou superior a 96,9%,
ou seja, RL abaixo de -15 dB, para as amostras nas 4 maiores
espessuras de concentra{\c{c}}{\~a}o 50%. ABSTRACT:
Electromagnetic radiation absorbing materials (RAM) are composite
materials designed to absorb or attenuate electromagnetic
radiation energy incident upon them, typically constructed using
materials with high dielectric loss in a polymer matrix augmented
with dispersed conductive particles. The present work aims to
investigate the physical and chemical properties of Silicon
Carbide (SiC) and its application as an electromagnetic radiation
absorbing material in the microwave frequency range. Silicon
carbide, consisting of carbon and silicon, is one of the primary
advanced ceramics, and its strongly covalent nature leads to
attributes such as high thermal conductivity, chemical and
mechanical resilience at high temperatures, and good resistance to
oxidation, wear, and abrasion. Samples were prepared using a
silicone matrix with varying concentrations of SiC additive at
30%, 40%, and 50%, structured into 8 distinct thicknesses for each
concentration, to assess their efficiency in electromagnetic
radiation absorption. Utilizing a Vector Network Analyzer (VNA)
coupled with a rectangular waveguide in the X-band frequency range
(8.2 GHz to 12.4 GHz) to characterize the electromagnetic
properties of the material, values for electrical permittivity,
magnetic permeability, and reflection loss (RL) were obtained.
Based on this characterization, it was observed that the
absorption band with RL below -10 dB was not achieved in the
samples with 30% SiC concentration. For the samples with 40% SiC
concentration, the absorption frequency range was identified at
thicknesses of 7.72 mm and 8.72 mm, while in the 50% SiC
concentration samples, the absorption range was observed at
thicknesses of 5.80 mm, 6.72 mm, 7.72 mm, and 8.78 mm.
Furthermore, it was noted that, for samples with the same
concentration, the material's reflectivity exhibited its
electromagnetic absorption peaks at lower frequencies in thicker
samples. These outcomes indicate the potential of SiC as an
efficient RAM in the microwave frequency range, demonstrating
absorption of incident radiation close to or exceeding 96.9%,
i.e., RL below -15 dB, for samples with the 4 highest thicknesses
for the samples with 50% SiC concentration.",
affiliation = "{Universidade Federal de S{\~a}o Paulo (UNIFESP)} and {Instituto
Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)}",
language = "pt",
pages = "40",
ibi = "8JMKD3MGP3W34T/49SS2D2",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34T/49SS2D2",
targetfile = "Relatorio_Final_Julia_Maria_Oliveira_Gadbem.pdf",
urlaccessdate = "21 maio 2024"
}