Análise da absorção de radiação eletromagnética na faixa de micro-ondas em filmes finos de ferrita com cobre e titânio obtidos pela técnica spin coating

Abstract

Research into electromagnetic radiation absorbing materials has driven development in the area of telecommunications, especially in the K and Ka bands and also in the area of military defense due to its strategic nature of development, minimizing the de tection of enemy radars and allowing the execution of operations operations discreetly. In Brazil, research has presented an approach to materials with a higher level of elec tromagnetic absorption in the microwave range, more specifically in the K, Ka and X bands for the naval, aeronautical and civil sectors. Ferrite is a well-predicted mate rial for use as MARE, due to its efficiency as an absorber in the desired frequency range. The use of ferrite with other elements allows the assembly to expand its ab sorbent properties, which is the main focus of this work. In this sense, we carried out an analysis on a ferrite with copper and titanium in different concentrations and thick ness variations as MARE. Visualize the characterization of ferrite in the form of a film obtained by spin coating. The samples were tested for morphology, ferrite distribution, conductive properties, electrical resistivity and electromagnetic radiation absorption measurements in the microwave frequency range. Reflectivity measurement demon strated that the ferrite fines absorbed up to 45 dB in the 26.5-40 GHz band with a thickness of 2 mm and absorbed up to 35 dB in the 18-26.5 GHz band with a thickness of 7 mm. The combination of electrical, morphological, structural and absorption prop erties revealed that samples with higher concentrations of copper nitrate and titanium oxide exhibit prominent current peaks and larger grains, presenting a high capacity to absorb electromagnetic energy.

A pesquisa sobre materiais absorvedores de radiação eletromagnética tem impulsionado o desenvolvimento na área de telecomunicações, especialmente nas bandas K e Ka e também na área de defesa militar devido ao seu caráter estratégico de desenvolvimento, minimizando a detecção por radares inimigos e permitindo a execução de operações de maneira discreta. No Brasil, as pesquisas tem apresentado um enfoque em materiais com maior nível de absorção eletromagnética na faixa de micro-ondas, mais especificamente nas bandas K, Ka e X para os setores naval, aeronáutico e civil. A ferrita é um material bem estabelecido para utilização como MARE, devido sua eficiência como absorvedor na faixa de frequências desejada. A utilização da ferrita com outros elementos, permite ampliar propriedades absorvedoras do conjunto, sendo este, o foco principal do presente trabalho. Neste sentido, realizou-se uma análise sobre uma ferrita com cobre e titânio em diferentes concentrações e variações de espessuras como MARE. Visou-se a caracterização da ferrita sob a forma de um filme obtido por spin coating. As amostras foram analisadas quanto à morfologia, distribuição da ferrita, propriedades condutivas, resistividade elétrica e medidas de absorção da radiação eletromagnética na faixa de frequência de micro-ondas. A medição da refletividade demonstrou que os filmes finos de ferrita absorveram até 45 dB na faixa de 26,5-40 GHz com uma espessura de 2 mm e absorveram até 35 dB na faixa de 18-26,5 GHz com uma espessura de 7 mm. A combinação de propriedades elétricas, morfológicas, estruturais e de absorção revelou que as amostras com maior concentração de nitrato de cobre e óxido de titânio exibem picos proeminentes de corrente e partículas maiores, indicando alta capacidade de absorção de energia eletromagnética.