Síntese e caracterização de cerâmicas dielétricas de alta permissividade para produção de dispositivos armazenadores de energia para aplicação em linhas de transmissão não linear.
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Data
2024-02-16
Autores
Aredes, Rangel Graudiston [UNIFESP]
Orientadores
Antonelli , Eduardo
Tipo
Tese de doutorado
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Resumo
Cerâmicas ferroelétricas de estrutura cristalina tipo Perovskita de baixa perda dielétrica, alta permissividade, elevada variação da permissividade em função da variação do campo elétrico (Tunability) e elevada ruptura dielétrica são essenciais para o desenvolvimento de materiais ferroelétricos não lineares empregados na construção de capacitores aplicados em Linha de Transmissão Não Linear (LTNL). As LTNLs têm o potencial de gerar oscilações no sinal elétrico (sólitons) em aplicações de micro-ondas de alta potência (>1000W). Os sinais elétricos gerado em uma LTNL podem ser utilizados em sistemas de comunicação via satélite, radares, sinal de interferência para interrupção de comunicação e tratamentos biomédicos. Neste trabalho, cerâmicas dos sistemas (1−x)Ba(Zr0,2Ti0,8)O3–x(Ba0,7Ca0,3)TiO3 representadas por (xBCZT) e (Ba(1-x)Sr(x)(Zr0,2Ti0,8)O3 por (xBSZT), foram sintetizadas por reação em estado sólido e caracterizadas em função da aplicação, quanto à suas propriedades dielétricas e de variação da permissividade elétrica em função da variação do campo elétrico. Os resultados dos ensaios de permissividade em função da variação do campo elétrico, da temperatura e da frequência foram observados em regiões de transição de fase polimórfica (TFP) e de contorno de fase morfotrópico (CFM). As cerâmicas 0.36BCZT, 0.44BCZT e 0.49BCZT apresentaram elevadas permissividades (0.36BCZT, permissividade >11000) e uma variação da permissividade de 37,3 %, 35,1 % e 27,9 % respectivamente, avaliados em temperaturas próximas da transição de fase tetragonal-cubica (T-C), em uma variação do campo elétrico de 8 kV/cm). As composições cerâmicas xBSZT, foram projetadas e desenvolvidas com o objetivo de apresentar transições de fases polimórficas próximas à temperatura ambiente atingindo um equilíbrio entre a baixa perda dielétrica, alta permissividade e uma elevada variação da permissividade. A composição (Ba(0,97)Sr(0,03)(Zr0,2Ti0,8))O3 apresentou uma elevada permissividade (>12200), baixa perda dielétrica (<0,01) e uma elevada variação da permissividade de 79 % em função da variação do campo elétrico de 10 kV/cm. Capacitores com propriedades não lineares, com base em um material ferroelétrico de alta performance, foram desenvolvidos e aplicados em uma LTNL, gerando sinais oscilatórios pulsados em RF, em uma frequência de 315 kHz.
Descrição
Citação
R. G. Aredes, “Síntese e caracterização de cerâmicas dielétricas de alta permissividade para produção de dispositivos armazenadores de energia para aplicação em linhas de transmissão não linear,” Tese de doutorado, Universidade Federal de São Paulo, Instituto de Ciências e Tecnologia, São Jose dos Campos, SP, 2024.