Síntese e Caracterização do BaTiO3 pelo Método da Coprecipitação e Aplicação em Antenas Patch de Microfita

Abstract

O nosso objetivo foi sintetizar e caracterizar o Titanato de Bário (BaTiO3) para aplicação em substrato dielétrico em antenas patch de microfita. O surgimento de novas tecnologias sem fio resulta em demandas crescentes por antenas de baixo custo que permitam a união de diferentes tecnologias em um único dispositivo portátil. BaTiO3, composto cerâmico com estrutura cristalina do tipo perovskita (ABO3), encaixase na classe de cerâmicas eletrônicas e pode ser utilizado na forma de filme fino, para composição de componentes de memória RAM de computadores, devido a polarização espontânea reversível. As antenas de microfita constitui-se de um substrato dielétrico onde uma das faces é impresso um condutor radiante ou patch e na outra face, um plano terra. Há vários métodos para sintetizar o BaTiO3, todavia nesta pesquisa foi sintetizado por coprecipitação, a partir do Acetato de Bário (BaC4H6O4), Dióxido de Titânio (TiO2) e Ácido Nítrico (HNO3). Após síntese, foi caracterizado por Difração de Raios X com refinamento pelo método de Rietveld, onde obteve-se a fase tetragonal, na qual o BaTiO3 possui ferroeletricidade, além de medidas de Densidade (5,698 g/cm3), Porosidade (5,31 %) e Microscopia Eletrônica de varredura, cujo constatou uma distribuição granular homogênea com tamanho médio do cristalito de 500 nm. Além disso, simulou-se uma antena no Ansoft HFSS® para aplicação na faixa de 6.5 GHz, obtendo-se uma largura de banda de 240 MHz. O método de síntese por coprecipitação se mostrou eficiente e a antena promissora para aplicações em sistemas wireless.

Our aim was to synthesize and characterize barium titanate (BaTiO3) for application in dielectric substrate in microtape patch antennas. The emergence of new wireless technologies results in increasing demands for low-cost antennas that allow the union of different technologies into a single portable device. BaTiO3 is a ceramic compound with crystalline perovskite structure (ABO3), which fits the class of electronic ceramics and can be used, in the form of thin film, for the composition of computer RAM components due to reversible spontaneous polarization. The microtape antennas consist of a dielectric substrate where one side is printed a radiant conductor or patch and on the other side, a flat earth. There are several methods to synthesize BaTiO3, however in this research it was synthesized by coprecipitation, from barium acetate (BaC4H6O4), Titanium Dioxide (TiO2) and Nitric Acid (HNO3). After synthesis, it was characterized by X-ray diffraction with refinement by the Rietveld method, where the tetragonal phase was obtained, in which BaTiO3 has ferroelectricity, in addition to density measurements (5,698 g/cm3), porosity (5.31 %) and Scanning Electron Microscopy, which found a homogeneous granular distribution with an average crystallite size of 500 nm. In addition, an antenna was simulated in the Ansoft HFSS® for application in the range of 6.5 GHz, and a bandwidth of 240 MHz was obtained. Based on the results, the synthesis method proved to be quite efficient and a favorable antenna for applications in wireless network systems.