Utilization of toxic marine invaders in the development of low-loss microwave devices

Abstract

This research paper presents constitutive parameters of toxic marine invaders (Diadema setosum) and offers the availability of materials from these invaders for microwave applications. Two different powder form of these invaders were prepared and calcined at different temperatures. These biomaterials have been obtained for grinding shell and spines of sea urchin were turned into powder. The constitutive parameters as complex dielectric constants of these classified biomaterials have been investigated in 3.2-20 GHz frequency range with open-ended coaxial probe method. Measured results show that these biomaterials have a potential usage area in microwave range are mentioned firstly in literature. Measured complex permittivity properties of samples of shell and spines of invasive long-spined sea urchin have demonstrated that samples can be utilized in development of high-quality microwave radomes with high impedance matching to air and low loss microwave substrates.

Bu araştırma makalesi, mikrodalga uygulamaları için zehirli deniz istilacılarının (Diadema setosum) mikrodalga parametrelerini incelemektedir ve bu istilacılardan elde edilen malzemelerin mikrodalga uygulamaları için kullanılabilirliğini sunmaktadır. Bu istilacı canlılardan iki farklı toz formu hazırlanmış ve farklı sıcaklıklarda kalsine edilmiştir. Bu biyomalzemeler denizkestanesi D. setosum’un kabuk ve dikenlerinin öğütülmesi ile elde edilmiş ve toz haline getirilmiştir. Bu sınıflandırılmış biyomalzemelerin dielektrik sabiti olan yapısal parametreleri, açık uçlu koaksiyel prob yöntemi ile 3,2-20GHz frekans aralığında incelenmiştir. Ölçüm sonuçları ile desteklenen bu çalışma, mikrodalga frekans aralığında potansiyel bir kullanım alanına sahip olan bu biyomateryallerin literatürde ilk kez bahsedildiğini göstermektedir. İstilacı uzun dikenli denizkestanesinin kabuk ve diken örneklerinin ölçülen karmaşık geçirgenlik özellikleri, örneklerin havaya ve düşük kayıplı mikrodalga substratlara uyan yüksek empedanslı yüksek kaliteli mikrodalga radomların geliştirilmesinde kullanılabileceğini göstermiştir.