Universidade Federal do Ceará
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Teleinformática

Título: Efeitos da Adição de TiO₂ nas Propriedades Elétricas da Matriz Sr₂TiSi₂O₈ e Suas Aplicações em Ressoadores Dielétricos (Banda C)

Data: 26/02/2025
Horário: 14:00
Local: Google Meet

Banca Examinadora:

Antonio Sergio Bezerra Sombra (UFC, Orientador)
Pedro Valentim dos Santos (UFAL)
Marcelo Leite Lyra (UFAL)
Bartolomeu Cruz Viana Neto (UFPI)
José Cláudio do Nascimento (UFC)
José Euclides Gomes da Silva (UFC)

Resumo:

Neste trabalho, são estudadas as propriedades dielétricas na região de radiofrequência (RF) (f < 300 MHz) e micro-ondas (MW) (300 MHz < f < 300 GHz) da matriz cerâmica Sr₂TiSi₂O₈ (STS) com adição de TiO₂ e suas aplicações em antenas ressoadoras dielétricas (DRA) e sistemas de telecomunicações. Foram realizadas análises de difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura (MEV) para caracterização do material. A espectroscopia de impedância complexa (CIS) foi utilizada para investigar as propriedades elétricas da matriz e de seus compósitos. Os valores obtidos de permissividade dielétrica relativa (ε′r) para as amostras STS20, STS15 e STS25 foram 2,8×10³, 2,2×10³ e 1,8×10³, respectivamente, após a adição de TiO₂. Os diagramas de Nyquist permitiram mensurar as contribuições dos grãos e contornos de grão na resposta elétrica das amostras. Observou-se uma diminuição da resistência com o aumento da temperatura na faixa de 340 °C a 460 °C. O coeficiente de temperatura de capacitância (TCC), em baixas frequências, apresentou influência significativa da temperatura. Na região de micro-ondas, a adição de TiO₂ melhorou a performance dielétrica do material ao aumentar a permissividade dielétrica (εr) e reduzir as perdas dielétricas (tanδ) em concentrações moderadas, com valores de tanδ = 1,75×10⁻² para STS e tanδ = 2,02×10⁻³ para STS20. O coeficiente de temperatura da frequência ressonante (τf) apresentou valor de –22,30 ppm/°C. As simulações numéricas mostraram excelente desempenho, com diretividade de 5,79 dBi, ganho de 4,38 dBi e eficiência de radiação de 72,15% para STS, além de eficiência de 97,99% para a amostra STS25. Os resultados demonstram que as amostras podem operar em dispositivos eletrônicos de banda C (4 GHz < f < 8 GHz), aplicáveis em Wi-Fi de alta frequência, redes 5G e sistemas de radar meteorológico.

Palavras-chave: Sr₂TiSi₂O₈; micro-ondas; radiofrequência; DRA; simulação numérica