3. METHODOLOGY AND FINDINGS
3.1. Methodology
A principal motivação para desenvolver ressoadores dielétricos a partir dos nanobiocompósitos foi o fato da maioria das associações entre polímeros e nanopartículas está quase sempre voltada para aplicações nas áreas de Medicina e Engenharia Biomédica. Na Figura 61 a seguir está um dos ressoadores dielétricos preparados nesse estudo.
Figura 61 – Ressoador dielétrico fabricado a partir dos nanobiocompósitos
105 De acordo com Kraus [97], por ser um sistema que irradia energia eletromagnética, uma ARD pode ser caracterizada a partir da sua eficiência e distribuição da energia irradiada através do campo, dentro do espectro conhecido. Na Figura 62 e na Tabela 15 estão os resultados experimentais obtidos para os nanobiocompósitos atuando como ARD.
Figura 62 – Resultados experimentais de perda de retorno em função da frequência das ARD’s
Fonte: Próprio autor
Tabela 17 – Resultados experimentais obtidos para as ARD’s
Materiais RL (dB) ´r fo (GHz) BW (%)
BMAG1 -37,26 1,86 6,99 21
BMAG5 -52,17 1,86 6,99 19,45
BMAG10 -46,07 2,00 6,87 20,52
RL - Perda de retorno, ´r - Permissividade dielétrica, fo - Frequência ressonante, BW - Largura de banda (Em - 10 dB)
106 Considerando que uma antena com perda de retorno abaixo de -10 dB pode ser utilizada para fins comerciais e tecnológicos [102], observou-se que todos os ressoadores desenvolvidos atenderam a esse requisito, evidenciando o potencial dos mesmos para aplicação como ARD’s. Observou-se ainda que as maiores adições de nanopartículas magnéticas aumentaram a irradiação e, consequentemente, diminuíram a perda de retorno de BMAG5 e BMAG10 em relação a BMAG1.
Constatou-se que o aumento no teor de magnetita não provocou nenhuma modificação em ´r (Equação 8, Pág. 58) ou fo do ressoador BMAG5 quando comparado ao
BMAG1. Já para BMAG10 observou-se um pequeno incremento em ´r e pequeno
deslocamento para uma menor fo de operação. Os valores de ´r de todos os ressoadoresestão
de acordo com os determinados nas medidas dielétricas.
Em relação à largura de banda (BW), Balanis [192] a define como a faixa de frequência na qual a antena apresenta desempenho efetivo e geralmente é centrada na frequência ressonante. A BW das ARD’s foi verificada em -10 dB no gráfico de perda de retorno, onde observou-se que a variação no teor de nanopartículas magnéticas não provocou alterações consideráveis na mesma.
De maneira geral, todas as ARD’s apresentaram bons resultados de BW e exibiram particular potencial para operação em banda larga. Petosa [102] enfatiza que antenas que operam em banda larga são muito desejáveis, devido ao crescimento constante na área de comunicações. Ele acrescenta ainda que ressoadores relativamente simples que apresentem desempenho em banda larga podem ser utilizados como antenas em inúmeras aplicações.
Além do mais, os ressoadores dielétricos oferecem a possibilidade e facilidade de ajuste de parâmetros do sistema por meio de alteração de geometria, dimensões ou modo de excitação [102, 193], aumentando ainda mais a versatilidade e importância desses dispositivos.
107 7 CONCLUSÃO
De maneira geral, os esforços dessa pesquisa estiveram centrados em torno do preparo de nanobiocompósitos para aplicação imediata como ressoadores dielétricos. Para tal, o cardanol foi separado do LCC técnico e utilizado como alternativa ao fenol petroquímico para o desenvolvimento de uma matriz polimérica. A fibra de bucha vegetal foi empregada como reforço mecânico e nanopartículas de magnetita permitiram aos materiais finais propriedades específicas, com destaque para o superparamagnetismo. Não apenas os nanobiocompósitos foram investigados, mas também as classes de materiais que os precederam, plástico termorrígido biobaseado (PT) e biocompósitos, de forma a ter um material de partida selecionado e com a melhor combinação de propriedades.
As técnicas utilizadas confirmaram que o tratamento alcalino, de fato, proporciona modificações desejáveis como a remoção de resíduos superficiais, melhoras no índice de cristalinidade, estabilidade térmica e permissividade dielétrica, com destaque para o tratamento com NaOH 10%. Os experimentos de grau de reticulação confirmaram a boa eficiência de cura do DETA sob condições normais de temperatura e pressão.
A adição de fibra de bucha não alterou a Tg dos materiais e os biocompósitos preparados com fibra tratada apresentaram maior estabilidade térmica quando comparados ao de fibra bruta, assim como mostraram resistência mecânica superior e maiores índices de biodegradação em relação ao PT, com destaque para BF10, cujas micrografias eletrônicas de varredura e ópticas mostraram melhor adesão entre matriz e fibra nesse material. A magnetita sintetizada apresentou tamanho nanométrico, além de formato esférico, pureza e cristalinidade altas e caráter superparamagnético.
Nas investigações acerca dos nanobiocompósitos, confirmou-se a cura completa de todos os materiais e observou-se que os diferentes teores de magnetita não alteraram consideravelmente a Tg. Todos os nanobiocompósitos apresentaram caráter superparamagnético, boas taxas de biodegradação em solo simulado, exibiram excelentes estabilidades térmicas e foi constatado que BMAG10 possui maior resistência mecânica e maiores valores de ’re tg .
Quanto ao teste dos ressoadores dielétricos, BMAG5 e BMAG10 apresentaram maiores irradiações e menores perdas de retorno em relação a BMAG1. Apenas BMAG10 apresentou diferentes valores de ’r e fo e não foram constatadas alterações consideráveis na
108 dB, evidenciando o potencial das mesmas para utilização comercial e tecnológica, em especial para atuação em banda larga. Considerando as caracterizações realizadas, apesar dos bons resultados obtidos para todos os ressoadores confeccionados, BMAG10 apresentou o melhor conjunto de propriedades, espcialmente em relação à resistência mecânica e permissividade dielétrica.
A biodegradabilidade e a facilidade de processamento apresentaram-se como grandes atrativos dos ressoadores dielétricos, principalmente quando comparados aos ressoadores cerâmicos convencionais, cujo preparo, em particular, geralmente inclui calcinação, moagem mecânica de alta energia e tratamento térmico que exige elevadas temperaturas. Considerando as caracterizações realizadas, apesar dos bons resultados obtidos para todos os ressoadores confeccionados, BMAG10 apresentou o melhor conjunto de propriedades, espcialmente em relação à resistência mecânica e permissividade dielétrica.
Em uma realidade atual em que o apelo pelo uso sustentável da biodiversidade e preservação do meio ambiente, a busca de alternativas para os derivados petroquímicos e a dependência dos dispositivos eletrônicos são crescentes, o desenvolvimento dos materiais aqui apresentados a partir das matérias-primas utilizadas e das propriedades finais reunidas, representa uma relevante contribuição que abrange benefícios nos âmbitos ambiental, social, econômico, científico, tecnológico e com forte potencial para inovação.
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