Electromagnetic properties of a magneto-dielectric composed through an algorithm based on the Nicolson-Ross-Weir method

Propiedades electromagnéticas de un compuesto magneto dieléctrico a través de un algoritmo basado en el método Nicolson-Ross-Weir

El presente trabajo implementa el método Nicolson-Ross-Weir (NRW) para encontrar la permitividad y permeabilidadmediante un algoritmo en Matlab® de un material magneto dieléctrico compuesto fabricado a base de resina de poliéster y polvos de magnetita dispersos al azar y orientados de forma vertical y horizontal en la matriz polimérica. Los datos medidosprovienen de la simulación de los parámetros S en ADS® entre 150 KHz y 4GHz, sobre una línea de transmisión de tipomicrocinta, el algoritmo permitió verificar que la mejor respuesta en alta frecuencia del compuesto magneto dieléctrico sepresenta cuando las partículas están orientadas verticalmente, con permitividades relativas altas obteniendo $E_r$​= 5.5 parala concentración del 30% y $E_r$​= 4.5 para la concentracion de 20% en porcentaje en peso, con un coeficiente de absorción, el cual aumenta en fución de la frecuencia y la concentración de magnetita en el relleno funcional.

1. INTRODUCCIÓN

Basarse en las características de un metamaterial permite identificar el área de aplicación donde tendrá mayor impacto en la ciencia y la industria [1]. Los materiales magnetodieléctricos (MD) son una rama de los metamateriales y el objetivo de su estudio es diseñar permeabilidades negativas o positivas con un valor determinado [2]. La elaboración de un material MD consiste en mezclar una o más materias primas para obtener propiedades mejoradas que no se obtienen individualmente de los materiales originales sino de la orientación, proporción y geometría de los metamateriales utilizados en la construcción y su interacción con las ondas electromagnéticas [3], estos materiales presentan permeabilidad (U) y permitividad (E) mayores que uno ya que en su fabricación se polarizan en presencia de campos electromagnéticos [4]. La extracción de los parámetros E y U han cobrado mucho más interés dentro de la comunidad científica debido a la necesidad de caracterizarlos.

Al mismo tiempo, la contaminación electromagnética (EM) ha crecido considerablemente con el avance de la industria de las telecomunicaciones y la comercialización de varios dispositivos de radiofrecuencia, que pueden crear contaminación electromagnética con algunos efectos sobre la actividad humana [5]. Por este motivo, es importante diseñar dispositivos electrónicos que ofrezcan mejores prestaciones en radiofrecuencia y garanticen un alto poder de absorción para reducir la radiación electromagnética presente en los dispositivos de telecomunicaciones [6].

Los materiales magneto - dieléctricos compuestos por óxidos de hierro rellenos resultan atractivos para el diseño de este tipo de dispositivos de radiofrecuencia debido a sus propiedades de absorción, su bajo peso molecular, su abundancia y su bajo coste [7].