Fechar
Metadados

@MastersThesis{Koldayeva:2004:PrCaCe,
               author = "Koldayeva, Yuliya",
                title = "Processamento e caracteriza{\c{c}}{\~a}o de cer{\^a}micas de 
                         Ba2Ti9O20 sem e com Dopagens de ZrO2 para aplica{\c{c}}{\~a}o 
                         como ressoadores diel{\'e}tricos de microondas",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2004",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2004-02-26",
             keywords = "Titanatos de b{\'a}rio, cer{\^a}micas, aditivos, {\'o}xido de 
                         zirc{\^o}nio, diel{\'e}tricos, ressoadores, frequ{\^e}ncia de 
                         microondas, barium titanates, ceramics, additives, zirconium 
                         oxides, dielectrics, resonators, microwave frequencies.",
             abstract = "Nas {\'u}ltimas d{\'e}cadas v{\'a}rios tipos de cer{\^a}micas 
                         especiais t{\^e}m sido desenvolvidos para aplica{\c{c}}{\~a}o 
                         como ressoadores diel{\'e}tricos (RDs) em 
                         telecomunica{\c{c}}{\~o}es. Estes RDs devem possuir alto valor 
                         da constante diel{\'e}trica (er), elevado fator de qualidade (Qo) 
                         e baixo coeficiente de varia{\c{c}}{\~a}o da 
                         freq{\"u}{\^e}ncia de resson{\^a}ncia com a temperatura (tf). O 
                         composto qu{\'{\i}}mico nanotitanato de b{\'a}rio (Ba2Ti9O20) 
                         tem correspondido a essas exig{\^e}ncias. A adi{\c{c}}{\~a}o de 
                         ZrO2 tem resultado em RDs com melhores propriedades 
                         diel{\'e}tricas em microondas. O objetivo deste trabalho {\'e} 
                         otimizar o processamento dos p{\'o}s e das cer{\^a}micas para 
                         obter RDS com quantidades majorit{\'a}rias de Ba2Ti9O20, dopadas 
                         com ZrO2 a partir de mat{\'e}rias-primas brasileiras e com 
                         utiliza{\c{c}}{\~a}o dos m{\'e}todos de processamento 
                         desenvolvidos no Laborat{\'o}rio Associado de Sensores e 
                         Materiais - LAS e de caracteriza{\c{c}}{\~a}o em microondas no 
                         Laborat{\'o}rio Associado de Plasma LAP do Instituto Nacional de 
                         Pesquisas Espaciais INPE. O desenvolvimento destes RDs, que 
                         satisfa{\c{c}}am os requisitos de alta estabilidade em 
                         freq{\"u}{\^e}ncia e baixo ru{\'{\i}}do para uma 
                         poss{\'{\i}}vel aplica{\c{c}}{\~a}o como oscilador local na 
                         faixa de 5 a 7 GHz de um Sat{\'e}lite de 
                         Comunica{\c{c}}{\~o}es, {\'e} um projeto de interesse do INPE. 
                         Investiga{\c{c}}{\~o}es dos citados materiais para esta faixa de 
                         freq{\"u}{\^e}ncia n{\~a}o constam na literatura. As 
                         cer{\^a}micas foram produzidas a partir das misturas 
                         mec{\^a}nicas de suspens{\~o}es de p{\'o}s de BaCO3, TiO2 e 
                         ZrO2. Foram tamb{\'e}m preparadas misturas mais homog{\^e}neas 
                         de p{\'o}s obtidas por: i) misturas mec{\^a}nicas das 
                         suspens{\~o}es de p{\'o}s de sulfato de b{\'a}rio (BaSO4) e 
                         TiO2 e ii) precipita{\c{c}}{\~a}o do sulfato de b{\'a}rio 
                         (BaSO4) em suspens{\~a}o de TiO2 em {\'a}lcool et{\'{\i}}lico, 
                         com o objetivo de otimizar os par{\^a}metros de processamento das 
                         cer{\^a}micas sinterizadas de Ba2Ti9O20 sem adi{\c{c}}{\~a}o de 
                         zirc{\^o}nia. Todos os p{\'o}s foram caracterizados por 
                         difra{\c{c}}{\~a}o de raios X (DRX) e microscopia 
                         eletr{\^o}nica de varredura (MEV). A mistura dos p{\'o}s de 
                         BaSO4 e TiO2 foi caracterizada por an{\'a}lises 
                         termo-gravim{\'e}tricas (TG e DTG). Os p{\'o}s foram compactados 
                         por prensagem uniaxial (40 MPa) e isost{\'a}tica (300 MPa) em 
                         forma de cilindros com uma rela{\c{c}}{\~a}o 
                         altura/di{\^a}metro adequada, tal que se obtivessem RDs para 
                         serem utilizados em freq{\"u}{\^e}ncias de microondas na faixa 
                         de 5,7 a 7,0 GHz. A sintetiza{\c{c}}{\~a}o do Ba2Ti9O20 e a 
                         sinteriza{\c{c}}{\~a}o das cer{\^a}micas foram realizadas em 
                         uma {\'u}nica etapa, sendo tamb{\'e}m minimizada a 
                         segrega{\c{c}}{\~a}o de TiO2 nas superf{\'{\i}}cies das 
                         cer{\^a}micas. As cer{\^a}micas sintetizadas/sinterizadas foram 
                         caracterizadas por DRX e MEV das superf{\'{\i}}cies de fratura. 
                         Foram determinados os valores de er e de Qo em 
                         freq{\"u}{\^e}ncias de microondas. Os resultados deste trabalho 
                         mostraram que as cer{\^a}micas obtidas por mistura de p{\'o}s de 
                         BaCO3, TiO2 e ZrO2 possuem melhores graus de 
                         densifica{\c{c}}{\~a}o em menor temperatura de 
                         sintetiza{\c{c}}{\~a}o/sinteriza{\c{c}}{\~a}o e homogeneidade 
                         da microestrutura de gr{\~a}os, quando comparadas aos dados da 
                         literatura internacional. As cer{\^a}micas obtidas a partir da 
                         mistura de BaSO4 e TiO2 apresentaram uma porosidade alta com 
                         tamanhos de poros abaixo de 1 mm e forma{\c{c}}{\~a}o de 
                         Ba2Ti9O20 em temperatura de cerca de 150oC menor que as 
                         anteriores. A quantidade de ZrO2 adicionada {\`a}s misturas de 
                         p{\'o}s mostrou n{\~a}o exercer influ{\^e}ncia detect{\'a}vel 
                         na microestrutura da cer{\^a}mica, segundo as t{\'e}cnicas de 
                         caracteriza{\c{c}}{\~a}o utilizadas. Os valores das constantes 
                         diel{\'e}tricas destes ressoadores mostraram terem sido 
                         influenciados pela porosidade da microestrutura, pela quantidade 
                         adicionada de ZrO2 e possivelmente pelas impurezas inerentes 
                         {\`a}s mat{\'e}rias-primas. Quanto aos valores dos fatores de 
                         qualidade n{\~a}o-carregado, determinados em torno de 5,6 GHz, 
                         estes foram menores do que os obtidos na literatura na 
                         freq{\"u}{\^e}ncia de 3 GHz, uma vez que as perdas 
                         diel{\'e}tricas aumentam com a freq{\"u}{\^e}ncia. Os 
                         resultados obtidos para os RDs de Ba2Ti9O20, preparados a partir 
                         de BaSO4 e TiO2 s{\~a}o promissores e indicam a necessidade de 
                         estudos complementares para a otimiza{\c{c}}{\~a}o de alguns 
                         par{\^a}metros de processamento das cer{\^a}micas. ABSTRACT: 
                         Several kinds of special ceramics for applications as dielectric 
                         resonators (DRs) in the area of microwave telecommunications have 
                         been developed. These DRs should have high value of dielectric 
                         constant, high quality factor due to dielectric losses and small 
                         coefficient of resonant frequency variation with temperature. The 
                         chemical compound \─ barium nanotitanate (Ba2Ti9O20) has 
                         fulfilled these requirements. The ZrO2 addition has yielded such 
                         devices with better microwave dielectric properties. The 
                         objectives of the present work is to optimize the powder and 
                         ceramic processing for obtaining DRs with Ba2Ti9O20 majority 
                         quantities doped with ZrO2 from Brazilian raw materials using the 
                         processing methods developed by the Associated Laboratory of 
                         Sensors and Materials (LAS) and the microwave measurement 
                         techniques by the Associated Plasma Laboratory (LAP) of the 
                         National Institute for Space Research (INPE). The development of 
                         these DRs, providing high frequency stability and low noise for a 
                         possible application as a local oscillator of a communication 
                         satellite in the 5-7 frequency range, is an INPE interest project. 
                         Investigations of mentioned materials in this frequency range as 
                         well as the powder and ceramic processing are not reported in the 
                         literature. The ceramics were produced from mechanical mixtures of 
                         BaCO3, TiO2 and ZrO2 powder suspensions. More homogenous mixtures 
                         were also prepared from powders obtained by: i) mechanical 
                         mixtures of BaSO4 and TiO2 powder suspensions and ii) BaSO4 
                         precipitation in TiO2-alcohol suspension, aiming to optimize the 
                         processing parameters of the Ba2Ti9O20 sintered ceramics without 
                         adding zirconium oxide. All the powders were characterized by 
                         X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). 
                         The BaSO4 and TiO2 powder mixture was characterized by 
                         thermogravimetrical analysis (TG and DTG). The powders were 
                         compacted using a uniaxial (40 MPa) and an isostatic (300 MPa) 
                         pressure to form cylindrical test bodies with a suitable 
                         relationship thickness/diameter, so that DRs were produced to be 
                         used in the 5.7-7.0 GHz frequency range. The Ba2Ti9O20 
                         synthesizing and the sintering were performed in a single step. 
                         The fracture surfaces of sintered ceramics were characterized by 
                         XRD and SEM. The values of the dielectric constant and the quality 
                         factor at microwave frequencies were determined. The results 
                         showed that the performed ceramics obtained by BaCO3, TiO2 e ZrO2 
                         powder mixture present better densification degree at lower 
                         synthesizing/sintering temperature and grain-structure homogeneity 
                         in comparison to the data from the international literature. The 
                         ceramics obtaining from BaSO4 and TiO2 mixture present high 
                         porosity with pore size below 1mm and Ba2Ti9O20 phase formation 
                         around 150oC lower than previous ones. The addition of different 
                         ZrO2 amount in the powder mixtures showed that it does not affect 
                         the microstructure, according to the used characterization 
                         techniques. The constant dielectric values were influenced by 
                         microstructure porosity, the increase of ZrO2 concentration and 
                         possibly by the impurities inherent to the raw materials. As for 
                         the quality factors, measured around 5.6 GHz, they were lower than 
                         those reported in the literature at 3.0 GHz, as it is known, the 
                         dielectric losses increase with the frequency. At last, the 
                         results obtained for the Ba2Ti9O20 RDs, prepared from BaSO4 and 
                         TiO2 powder mixture lead to good expectancy. Complementary study 
                         for optimizing some ceramic processing parameters should be 
                         done.",
            committee = "Silva, Cosme Roberto Moreira da (presidente) and Nono, Maria do 
                         Carmo de Andrade (orientadora) and Castro, Pedro Jos{\'e} de 
                         Castro (orientador) and Neto, Francisco Piorino and Arantes, Vera 
                         L{\'u}cia and Ying An, Chen and Gra{\c{c}}a, M{\'a}rio Lima de 
                         Alencastro and Rodrigues, Jos{\'e} Augusto Jorge",
           copyholder = "SID/SCD",
         englishtitle = "Ba2TiO20 ceramics processing and characterization without and with 
                         ZrO2 doping for application as microwave dielectric resonators",
             language = "pt",
                pages = "115",
                  ibi = "6qtX3pFwXQZ3P8SECKy/C52tD",
                  url = "http://urlib.net/rep/6qtX3pFwXQZ3P8SECKy/C52tD",
           targetfile = "paginadeacesso.html",
        urlaccessdate = "05 abr. 2020"
}


Fechar