Please use this identifier to cite or link to this item:
http://hdl.handle.net/1843/50094| Type: | Dissertação |
| Title: | Caracterização eletromagnética de filmes poliméricos e de nanocompósitos poliméricos na faixa de micro-ondas |
| Authors: | Wander Pereira de Jesus |
| First Advisor: | Ricardo Luiz da Silva Adriano |
| First Referee: | Thiago Henrique Rodrigues da Cunha |
| Second Referee: | Diogo Batista de Oliveira |
| Third Referee: | Fábio Júlio Fonseca Gonçalves |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Rose Mary de Souza Batalha |
| Abstract: | Atualmente os nanotubos de carbono tornaram-se promissores para a fabricação de dispositivos eletroeletrônicos. Desde sua descoberta, uma ampla gama de aplicações foram desenvolvidas principalmente nos setores civil, industrial, militar e aeroespacial, o que alavancou as pesquisas nas áreas de sensores, principalmente de gases e líquidos, antenas e materiais para a mitigação de problemas de compatibilidade eletromagnética. O desenvolvimento de novos dispositivos, utilizando nanomateriais, requer a sua caracterização, seja ela microscópica e/ou macroscópica. A caracterização eletromagnética faz-se necessária quando pretende-se conhecer a interação de um campo eletromagnético com um material, e muitas vezes requer o uso de equipamentos caros e também de um preparo complexo das amostras. Neste trabalho o método de placas paralelas, um método comum para caracterização de material dielétrico, é usado para realizar uma caracterização eletromagnética de filmes finos na faixa de micro-ondas. Geralmente esta técnica é utilizada para aplicações de baixas frequências. Essa limitação se deve ao fato de que, acima das regiões ressonantes, as expressões usadas no modelo para caracterizar a permissividade elétrica não são mais válidas. Para o presente estudo, este problema é contornado com o uso de uma ferramenta computacional baseada no Métodos de Elementos Finitos (FEM) \footnote{Sigla oriunda do idioma inglês - \textit{Finite Element Method}}. O procedimento permitiu comparar os resultados simulados e experimentais, recuperando os parâmetros através de um processo de otimização, o que possibilitou extrair a permissividade elétrica, a permeabilidade magnética e a condutividade elétrica dos filmes. O método foi aplicado para caracterizar Poliuretano com Nanotubos de Carbono (PU+NTCs), Poliuretano (PU) e Politetrafluoretileno (PTFE) na faixa de 9 kHz a 3 GHz, utilizando um Analisador de Rede Vetorial (VNA). Os resultados mostraram que o uso de uma ferramenta computacional expandiu a aplicabilidade em frequência do método de placas paralelas. Para obter resultados mais precisos e minimizar os erros, as medições e as simulações foram submetidas a dois métodos de calibração. |
| Abstract: | Carbon nanotubes have become promising for the manufacture of electro-electronic devices. Since their discovery, a wide range of applications have been developed mainly in the civil, industrial, military and aerospace sectors, which leveraged research in the areas of sensors, especially for gases and liquids, antennas and materials for the mitigation of electromagnetic compatibility problems. The development of new devices using nanomaterials requires their characterization, be it microscopic and/or macroscopic. The electromagnetic characterization is necessary when you want to know the interaction of an electromagnetic field with a material, and often requires the use of expensive equipment and also a complex preparation of samples. In this work the parallel plate method, a common method for dielectric material characterization, is used to perform an electromagnetic characterization of thin films in the microwave range. Generally this technique is used for low frequency applications. This limitation is due to the fact that above the resonant regions, the expressions used in the model to characterize the electrical permittivity are no longer valid. For the present study, this problem is circumvented by using a computational tool based on the Finite Element Method (FEM). The procedure allowed comparing the simulated and experimental results, recovering the parameters through an optimization process, which made it possible to extract the electrical permittivity and also, the magnetic permeability and the electrical conductivity of the films. The method was applied to characterize Polyurethane with Carbon Nanotubes (PU+NTCs), Polyurethane (PU) and Polytetrafluoroethylene (PTFE) in the 9 kHz to 3 GHz range using a Vector Network Analyzer (VNA). The results showed that the use of a computational tool expanded the frequency applicability of the parallel plate method. To obtain more accurate results and minimize errors, the measurements and simulations were subjected to two calibration methods. |
| Subject: | Engenharia elétrica Nanocompósitos (Materiais) Microondas |
| language: | por |
| metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| metadata.dc.publisher.department: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/50094 |
| Issue Date: | 29-Nov-2022 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Wander_Jesus_Mestrado.pdf | 19.16 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.