Study of the effect of the addition of TiO2 AND V2O5 in the dielectric properties of ceramic matrix NA2NB4O11 (NN00) and its applications in dielectric resonators.

In this study were investigated the structural and dielectric properties of the ferroelectric ceramic monoclinic phase Na 2 Nb 4 O 11 with the addition of titanium dioxide (TiO 2 ) and vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) in proportions of 2, 5 and 10% by weight . The Na 2 Nb 4 O 11 powders were produced by the co nventional solid state reaction. After calcination , the samples were pressed into cylindrical pellets and then sintered. The study of the structure and composition of the samples was done by X - ray diffract ion and refinement Rieteveld and the morphology study was performed by Scanning Electron Microscopy . The density measurements we re obtained by pycnometry. The dielectric characterization was performed in the range of frequencies radio and microwave . In both cases , a study was performed of the properties with temperature variation for possible application in devices that oper ate in Frequency Radio and Microwave . The main objective of this work was to obtain ceramic dielectric resonators with high dielectric permittivity, low dielec tric loss and thermal stability , because these properties are required for applications in diele ctric filters and antennas. In the measurements performed at room temperature of 25 ° C, was obtained a high value of the dielectric permittivity ( ε'r = 129.29 ) with NN2V ( 2 % V2O5 ) and a value of loss tangent , relatively low (tan δ = 3.25x10 - 2 ) at 1 MHz. At the temperature of 400 ° C and a fixed frequency of 1 MHz was obtained a high value of the dielectric permittivity with ε' r = 358.23 and a value of dielectric loss around 3.49 x10 - 1 for sample NN2Ti. The measurement of temperature coefficient of resonance frequency ( τ f ) revealed the possibility of achieving the thermal stability ( τ f =0) with increasing level of addition of V 2 O 5 . For NN00 s ample, obtained a τ f = - 3378.42 ppm / ° C. With the addition of V2O5, this value gets closer to zero and reaches τ f = - 1348.618 ppm / ° C for NN10V. The measurements in the microwave range was obtained using the Hakki - Coleman method. A numerical simulation was performed with each sample, checking for reciprocity with the experimental data. In this study was obtained a ceramic NN10V, useful for application in low - gain omnidirectional antennas devicesNeste trabalho, foram investigadas as propriedades estruturais e dielétricas da fase monoclínica da cerâmica ferroelétrica Na2Nb4O11 com adição de dióxido de titânio (TiO2) e Pentóxido de vanádio (V2O5) nas proporções de 2, 5 e 10% em massa. Os pós Na2Nb4O11 foram produzidos pelo método convencional de reação em estado sólido. Após a calcinação, as amostras foram prensadas na forma de pastilhas cilíndricas e, em seguida, sinterizadas. O estudo da estrutura e da composição das amostras foi feito através de difração de raios-X e Refinamento Rieteveld e um estudo da morfologia foi realizado através de Microscopia Eletrônica de Varredura. As medidas de densidade foram obtidas através da picnometria. A caracterização dielétrica foi realizada na faixa de radiofrequências e de micro-ondas. Em ambos os casos, foram realizados um estudo das propriedades em relação à variação da temperatura para possível aplicação em dispositivos que atuam em Radiofrequência e Microondas. O objetivo principal desse trabalho foi obter ressoadores dielétricos cerâmicos com permissividade dielétrica alta, baixas perdas dielétricas e estabilidade térmica, pois essas propriedades são necessárias para as aplicações em filtros e antenas dielétricas. Nas medidas realizadas em temperatura ambiente de 25°C obtivemos um alto valor da permissividade dielétrica (ε’r = 129.29 ) com o NN2V ( 2% de V2O5) e um valor da tangente de perda, relativamente baixo ( tanδ = 3.25x10-2 ) em 1 MHz. Na temperatura de 400°C e numa frequência fixa de 1 MHz, foi obtido um alto valor da permissividade dielétrica com ε’r= 358.23 e um valor de perda dielétrica em torno de 3,49 x10-1 para amostra NN2Ti. A medida do coeficiente de temperatura da frequência de ressonância (τf) mostrou a possibilidade de atingir a estabilidade térmica (τf = 0) com o aumento do nível de adição de V2O5. Para a amostra NN00, obtivemos um τf= -3378,42 ppm/°C. Com a adição do V2O5, este valor vai se aproximando do zero e atinge τf = -1348,618ppm/°C para o NN10V. As medidas na faixa de micro-ondas foram obtidas utilizando-se o método Hakki-Coleman. Uma simulação numérica foi realizada com cada amostra, verificando-se a reciprocidade com os dados experimentais. Neste estudo obtivemos uma cerâmica NN10V, útil para a aplicação em dispositivos de antenas omnidirecionais de baixo ganho