Síntese e caracterização de cerâmicas dielétricas de alta permissividade para produção de dispositivos armazenadores de energia para aplicação em linhas de transmissão não linear. - Aredes, Rangel Graudiston [UNIFESP] (2024)
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.