Tintas magneticamente ativas para recolha e gestão energética

Dissertação de mestrado em Ciência e Tecnologias do Ambiente (especialização em Energia)
A nova dinâmica das cidades e as tendências de reconfiguração das áreas urbanas têm como objetivo colocar o foco nas pessoas e nas suas necessidades, criando uma maior necessidade de ligação e desenvolvimento do território. Com a massificação da tecnologia associada à Internet das Coisas (IoT), as cidades do futuro serão necessariamente Cidades Inteligentes, orientadas às necessidades dos cidadãos, sob pena de perderem competitividade na atração de pessoas e investimentos reprodutivos, geradores de empregos sustentáveis. Para estas cidades inteligentes precisamos de materiais igualmente ... inteligentes e que permitam obter e transmitir energia a partir do ambiente em que se encontram. Com particular destaque e elevado interesse cientifico industrial surgem as antenas que podem alimentar aplicações tecnológicas avançadas que servirão de suporte para a massificação da tecnologia associada à Internet das Coisas (IoT) e à quarta revolução industrial. Este projeto pretende assim, produzir desenvolver antenas totalmente impressas, mais amigas do ambiente e com melhor desempenho. Neste trabalho foram desenvolvidas 4 geometrias de antenas distintas orientadas para a frequência de 2,4 GHz. As 4 geometrias utilizadas foram impressas através da técnica de serigrafia, utilizando dois substratos distintos, o tereftalato de polietileno(PET) e o papel. As geometrias de antena que demonstraram um melhor desempenho ao nível da magnitude foram as antenas dipolo, tanto a retangular como a triangular, apresentando valores de magnitude superiores às restantes, -35db e -33db, respetivamente. Já no que diz respeito às diferentes disposições dos elementos das antenas, a que se destacou foi a impressão da antena e do filme de PVA-FO em lados opostos (tipo iii)), obtendo melhores resultados em termos de magnitude quando comparados com outras disposições de impressão. Ainda sobre os constituintes das antenas, a utilização do substrato de papel foi mais satisfatória em termos de resultados quando comparado com o PET, apresentando maior magnitude, os todos os ensaios, obtendo valores de -55db, um aumento de 20db quando comparada com o PET. Numa fase posterior, aquando da análise da comunicação das antenas de papel verificamos que a antena dipolo retangular com a inclusão do filme magnético apresenta melhores resultados do que a antena comercial utilizada como elemento comparativo, atingindo uma comunicação a uma distância extra de cerca de 50 metros. Desta forma, todos os objetivos definidos neste trabalho de dissertação foram cumpridos, e foram construídos novos métodos e desafios para continuar a investigação realizada.
The new dynamics of cities and the latest trends in the reconfiguration of urban areas aim to focus on people and their needs, creating a greater need for connection and development of the territory. With the mass production of the technologies associated with the Internet of Things (IoT), the cities of the future will necessarily be Smart Cities, oriented to the needs of citizens, under The new dynamics of cities and trends in the reconfiguration of urban areas aim to focus on people and their needs, creating a greater need for connection and development of the territory. With the mass production of the technologies associated with the Internet of Things (IoT), the cities of the future will necessarily be Smart Cities, oriented to the needs of citizens, under the threat of losing competitiveness in attracting people and reproductive investments, generators of sustainable jobs. For these smart cities we need materials that are equally ... smart, and that allow us to obtain/transmit energy from the environment in which they are inserted. With particular prominence and high scientific-industrial interest, appear the antennas that can feed advanced technological applications that will serve as support for the massification of technology associated with the Internet of Things (IoT) and the fourth industrial revolution. Thus, this project intends to produce and develop fully printed antennas that are more environmentally friendly and also with better performance. In this work, 4 different antenna geometries tuned to the 2.4 GHz frequency were developed. The 4 used geometries were printed using the screen printing technique, using two different substrates, polyethylene terephthalate (PET) and paper. Regarding the antenna tests, the geometries that showed a better performance in terms of magnitude were the dipole antennas, both rectangular and triangular., with magnitude values higher than the others, -35db and -33db, respectively With regard to the different arrangements of the antenna elements, what stood out was that the printing of the antenna and the PVA-FO film on opposite sides (type iii)), led to better results in terms of magnitude when compared to other printing arrangements. Still on the constituents of the antennas, the use of paper substrate was more effective once it exhibited greater magnitude in all tests, obtaining values of -55db, an increase of 20db when compared to PET.. At a later stage, when analysing the communication of the paper-based antennas, it was found that the rectangular dipole antenna with the inclusion of the magnetic PVA-FO core presents better results than the commercial antenna used as a comparative element, achieving communication at an extra distance of 50 meters. In this way, all the objectives defined in this work were fulfilled, and new methods and challenges were introduced to continue the research started in this thesis.