Mestrado em Engenharia FísicaA necessidade de produção de dispositivos eletrónicos mais eficientes e a sua
miniaturização tem sido um dos principais desígnios da indústria eletrónica.
Assim surgiu a necessidade de melhorar o desempenho das designadas placas de
circuito impresso, tornando-as simultaneamente mais flexíveis, com menos
ruído, mais estáveis face a variações bruscas de temperatura e que permitam
operar numa vasta gama de frequências e potências. Para tal, uma das estratégias
que tem vindo a ser estudada é a possibilidade de incorporar os componentes
passivos, nomeadamente condensadores, sob a forma de filme diretamente no
interior da placa. Por forma a manter uma elevada constante dielétrica e baixas
perdas, mantendo a flexibilidade, associada ao polímero, têm sido desenvolvidos
os designados compósitos de matriz polimérica.
Nesta dissertação procedeu-se ao estudo do comportamento dielétrico e elétrico
da mistura do cerâmico CaCu3Ti4O12 com o copolímero estireno-isoprenoestireno.
Foram preparados filmes com diferentes concentrações de CCTO,
recorrendo ao método de arrastamento, em conjunto com o Centro de Polímeros
da Eslováquia. Foram também preparados filmes por spin-coating para as
mesmas concentrações. Usaram-se dois métodos distintos para a preparação do
pó de CCTO, reação de estado sólido e sol-gel. Foi realizada a caraterização
estrutural (difração de raios-X. espetroscopia de Raman), morfológica
(microscopia eletrónica de varrimento) e dielétrica aos filmes produzidos. Na
caracterização dielétrica determinou-se o valor da constante dielétrica e das
perdas para todos os filmes, à temperatura ambiente, bem como na gama de
temperatura entre os 200 K e os 400 K, o que permitiu identificar existência de
relaxações vítreas e subvítreas, e assim calcular as temperaturas de transição
vítrea e energias de ativação, respetivamente. Foram realizados testes de adesão
e aplicada a técnica de análise mecânica dinâmica para o cálculo das
temperaturas de transição vítrea nos filmes preparados pelo método de
arrastamento. Estudou-se ainda qual a lei de mistura que melhor se ajusta ao
comportamento dielétrico do nosso compósito. Verificou-se que é a lei de
Looyenga generalizada a que melhor se ajusta à resposta dielétrica dos
compósitos produzidos.The need for production of more efficient electrical appliances and their
miniaturization has been one of the main purposes of the electronic industry. In
this context came the need to improve the performance of designated printed
circuit boards, while making them more flexible, less noise, more stable in the
face of sudden changes in temperature and in order to operate in a wide range of
frequencies and powers. To this end, a strategy which has been studied is the
possibility of incorporating passive components, including capacitors in the form
of film directly inside the card. In order to maintain a high dielectric constant,
low loss, associated characteristics to the ceramic while maintaining the
flexibility associated with the polymer composite polymer matrix have been
created. In this thesis we studied the dielectric and electrical behavior of
CaCu3Ti4O12 ceramic mixing with the styrene-isoprene-styrene copolymer.
Films were prepared with different concentrations of CCTO using the
entrainment method prepared in cooperation with the Slovakia polymers center.
Films were also prepared by spin-coating in Aveiro for the same concentrations.
Two different methods were used for the preparation of CCTO powder, solid
state reaction and sol-gel. To the obtained films was made structural
characterization (X-ray diffraction. Raman spectroscopy), morphological
(scanning electron microscopy) and the dielectric characterization. In the
dielectric characterization the value of the dielectric constant and losses for all
films prepared at room temperature (300 K) was studied and the study at variable
temperature (200K-400K) was used to determine whether or not the existence of
relaxations subvitreous and vitreous and thereby calculate the glass transition
temperatures and activation energies, respectively. Adhesion tests were made
and the dynamic mechanical analysis technique applied to calculate the glass
transition temperature in the films prepared in Bratislava. The best law mix that
adapts to the behavior of our composite was studied being the generalized
Looyenga the one that provides the best fit
