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Comportamento eletromagnético de materiais absorvedores de micro-ondas baseados em hexaferrita de Ca modificada com íons CoTi e dopada com La

Electromagnetic behavior of radar absorbing materials based on Ca hexaferrite modified with Co-Ti ions and doped with La

Resumo:

Materiais Absorvedores de Radiação Eletromagnética (MARE) são compostos que absorvem a radiação eletromagnética incidente em determinadas faixas de frequências e a dissipam sob a forma de calor. Esses materiais são obtidos a partir do processamento adequado de matrizes poliméricas incorporadas com compostos que atuam como centros absorvedores da radiação incidente, na faixa de micro-ondas. Este trabalho mostra a avaliação eletromagnética de MARE processados pelo uso de uma hexaferrita de cálcio modificada pela incorporação dos íons CoTi e La. A substituição realizada pelos íons mencionados mostra, via análises de MAV, que a ferrita apresenta baixos valores de magnetização de saturação (123,65 Am2/kg) e de campo coercitivo (0,07 T), indicando o seu amolecimento. Amostras de MARE preparadas com diferentes concentrações desta hexaferrita (40 - 80% em massa) apresentam mudanças nos parâmetros complexos de permeabilidade e permissividade e no desempenho da atenuação da radiação incidente. Valores de atenuação da radiação incidente entre 40 e 98% são obtidos.

Palavras-chave:
Materiais absorvedores de radiação; Caracterização eletromagnética; Hexaferrita; Refletividade

Abstract:

Radar Absorbing Materials (RAM) are compounds that absorb incidental electromagnetic radiation in tuned frequencies and dissipate it as heat. Its preparation involves the adequate processing of polymeric matrices filled with compounds that act as radar absorbing centers in the microwave range. This work shows the electromagnetic evaluation of RAM based on CoTi and La doped Ca hexaferrite. Vibrating Sample Magnetization analyses show that ion substitution promoted low values for the parameters of saturation magnetization (123.65 Am2/kg) and coercive field (0.07 T) indicating ferrite softening. RAM samples obtained using different hexaferrite concentrations (40-80 per cent, w/w) show variations in complex permeability and permittivity parameters and also in the performance of incidental radiation attenuation. Microwave attenuation values between 40 and 98 per cent were obtained.

Keywords:
Radar absorbing materials; Electromagnetic characterization; Hexaferrite; Reflectivity

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REFERÊNCIAS

  • Agilent technologies, 2005, "Materials measurement software Agilent 85071E", Palo Alto, CA: 2005b. 8 p. Agilent Technical Overview.
  • AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS, 2008, "ASTM D5568-08: Standard Test Method for Measuring Relative Complex Permittivity and Relative Magnetic Permeability of Solid Materials at Microwave Frequencies Using Waveguide".
  • Bueno, A. C., 2003, "Síntese e caracterização da ferrita de NiZn dopada com íons metálicos para aplicações em absorvedores de radiações eletromagnéticas", Ph.D. Thesis, Engenharia Metalúrgica e de Materiais, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, R.J., Brazil, 164p.
  • Cabral, A.J.O., 2005. "Síntese de Hexaferrita de Bário Dopada com Cobalto-Titânio por Moagem Quimicamente Assistida Seguida de Calcinação", Ph.D. Thesis, Engenharia Metalúrgica e de Materiais, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, R.J., Brazil.
  • Dias, J. C., 2000, "Obtenção de Revestimentos Absorvedores de Radiação Eletromagnética (2-18 GHz) Aplicados no Setor Aeronáutico", Ph.D. Thesis, Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos, S.P., Brazil.
  • Dishovski, N., Petkov, A., Nedkov, I. V., Razkazov, I.V., 1994, "Hexaferrite Contribution to Microwave Absorbers Characteristics", IEEE Transactions on Magnetics. Vol. 30, Nº. 2, pp. 969-971.
  • Feng, Q.; Jen, L., 2002, "Microwave Properties of ZnTi-substituted M-type Barium Hexaferrites", IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 38, Nº. 2, pp. 1391-1394.
  • Folgueras, L.C., 2005, "Obtenção E Caracterização de Materiais Absorvedores de Microondas Flexíveis Impregnados com Polianilina", Ph.D. Thesis, Instituto Tecnológico da Aeronáutica, São José dos Campos, S.P., Brazil.
  • Gupta, S. C., Agrawal, N. K., C., Kumar, M.V., 1992, "Design of a Single Layer Broadband Microwave Absorber Using Cobalt-Substituted Barium Hexagonal Ferrite", IEEE Microwave Theory and Techniques Society, pp. 317-320.
  • Haijun, Z., Zhichao, L., Chengliang, M.A., XI, Y.; Liangying, Z.; Mingzhong, W., 2002, "Complex Permittivity, Permeability, and Microwave Absorption of Zn- and Ti-Substituted Barium Ferrite by Citrate Sol-Gel Process", Materials Science and Engineering, Vol. B96, pp. 289-295.
  • Hallynck, S., 2005, "Elaboration et Caractérisations de Composites Chargés en Ferrite Spinelle à Morphologie Contrôlée Pour Utilisations Micro-Ondes", Ph.D. Thesis, Docteur de L'Université Strasbourg I - Louis Pasteur Spécialité, Physique-Chimie des Matériaux, France.
  • Horvath, M.P., 2000, "Microwave Applications of Soft Ferrites", Journal of Magnetism and Materials, Vol. 215-216, pp. 171-183.
  • Lax, B., Button, K.J., 1962, "Microwave Ferrite and Ferrimagnetics". New York, McGraw-Hill Book Company, pp. 47, 92-95, 114-124.
  • Lee, S. M., 1991, "International Encyclopedia of Composites". VCH Publishers, Vol.6.
  • Lima, R.C., 2007, "Propriedades absorvedoras de microondas de compostos epoxídicos de Y-hexaferritas de bário obtidas pelo método de combustão do gel de citrato", Ph.D. Thesis, Engenharia Metalúrgica e de Materiais, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, R.J., Brazil, 180p.
  • Lima, R.C., Leandro, J. C. S., Ogasawara, T., 2003. "Síntese e Caracterização da Hexaferrita de Bário Tipo m Dopada com Lantânio e Sódio para Utilização Como Absorvedor de Microondas", Revista Cerâmica, Vol. 49, pp. 44-47.
  • Meshram, M. R., Agrawal, N. K., Sinha, B., Misra, P.S., 2003. "Characterization of (Co-Mn-Ti) Substituted M Type Barium Hexagonal Ferrite Based Microwave Absorber at X Band", Antennas, Propagation and EM Theory, Vol. 28, pp. 746 -749.
  • Michalikovh, M., Gruskovh, A., Vicen, R., Lipka, J., Sláma, J., 1994, "Co, Ti, Mn-Precipitated Barium Hexaferrite Powders", IEEE Ttransactions on Magnetics. Vol. 30, No. 2, pp. 654-656.
  • Narang, S. B., Hudiara, I.S., 2006, Microwave dielectric properties of M-Type barium, calcium and strontium hexaferrite substituted with Co and Ti, Journal of Ceramic Processing Research, Vol. 7, Nº. 2, pp. 113-116.
  • Nedlov, I., Milenova, L., Dishivsky, N., 1994, "Microwave Polymer-Ferroxide Film Absorbers", IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 30, Nº. 6, pp. 4545-4547.
  • Nohara, E.L., 2003, "Materiais Absorvedores de Radiação Eletromagnética (8-12 GHz) Obtidos pela Combinação de Compósitos Avançados Dielétricos e Revestimentos Magnéticos", Ph.D. Thesis, Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos, S.P., Brasil.
  • Paulo, E.G., Pinho, M. S., Lima, C. R., Gregori, M. L., Ogasawara, T., 2004, "Compósitos de Ferrita de Ni-Zn com Policloropreno para Utilização como Materiais Absorvedores de Radar Para a Banda S", Cerâmica, Vol. 50, Nº. 314, pp. 161-165.
  • Paulo, E. G., 2006, "Síntese e caracterização de ferrita de níquel ezinco nanocristalina por combustão, para aplicação em compósito elastomérico absorvedor de microondas. Tese de Mestrado, COPPE/UFRJ, Engenharia Metalúrgica e de Materiais, Universidade Federal do Rio de Janeiro, R.J.
  • Pereira, J. J., 2007, "Caracterização Eletromagnética de Materiais Absorvedores de Microondas Via Medidas de Permissividade e Permeabilidade Complexas na Banda X", Universidade de Taubaté, Taubaté, S.P., Brazil.
  • Petrov, V. M., Gagulin, V.V., 2001, "Microwave Absorbing Materials", Inorganic Materials, Vol. 37, Nº. 2, pp. 93-98.
  • Pinho, M.S., Lima, R.C., Soares, B.G., Nunes, R. C. R., 1999. "Avaliação do Desempenho de Materiais Absorvedores de Radiação Eletromagnética por Guia de Ondas", Polímeros, Vol. 9, Nº. 4, pp. 23-26.
  • Qiu, J., Zhang, Q., Mu, G., 2005, "Effect of Aluminum Substitution on Microwave Absorption Properties of Barium Hexaferrite", Journal of Applied Physics, Vol. 98, pp. 103905-1-103905-5.
  • Rewatkar, K.G., Patil, N. M., Gawali, S. R., 2005, "Synthesis and Magnetic Study of Co-Al Substituted Calcium Hexaferrite", Bulletin of Materials Science, Vol. 28, Nº. 6, pp. 585-587.
  • Ribeiro, U.L., 2006, "Síntese e Caracterização de Nanoferritas a Base de Níquel-Zinco e Níquel-Cobre-Zinco". Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, RN, Brazil.
  • Singh, P., Babbar, V. K., Razdan, A., Srivastana, S. L., Puri, R. K., 1999, "Complex Permeability and Permittivity, and Microwave Absorption Studies of Ca(CoTi)xFe12-2xO19 Hexaferrite Composites in X-Band Microwave Frequencies", Materials Sciencie and Engineering, Vol. B67, pp. 132-138.
  • Sláma, J., Grusková, A., Papánová, M., Kevická, D., Jancárik, V., Dosoudil, R., Mendoza-Suárez, G., González-Angeles, A., 2005, "Properties of M-Type Barium Ferrite doped by Selected Íons", Journal of Electrical Engineering, Vol. 56, Nº. 1-2, pp. 21-25.
  • Von Aulock, W.H., 1965, "Handbook of Microwave Ferrite Materials", Academic Pres, New York, pp. 1-3, 15, 351, 452, 471.
  • Yusoff, A. N., Abdullah, M. H., 2004, "Microwave Eletromagnectic and Absorption Properties of Some LiZn Ferrites", Journal of Magnetism and Materials, Vol. 269, pp. 171-180.
  • Zhou, X. Z., Morrish, A. H., Yang, Z., Zeng, H., 1994, "Co-Sn Substituted Barium Ferrite Particles", Journal Applied Physics, Vol. 75, Nº. 10, pp. 5556-5558.

Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    Jul-Dec 2009

Histórico

  • Recebido
    09 Set 2009
  • Aceito
    06 Nov 2009
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