2024-03-28T14:30:56Zhttps://idus.us.es/oai/requestoai:idus.us.es:11441/1282852024-02-14T11:26:18Zcom_11441_11443com_11441_11441com_11441_10868com_11441_10802com_11441_10690col_11441_11479col_11441_10872
Estudio magnetoestructural y cinético de las transiciones de fase en estado sólido de aleaciones metaestables basadas en Fe
Manchón Gordón, Alejandro F.
Blázquez Gámez, Javier Sebastián
Conde Amiano, Clara Francisca
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Esta tesis se centra en el análisis de las transformaciones de fase en estado sólido que exhiben ciertas aleaciones metaestables basadas en Fe. Para ello se ha analizado la evolución estructural y magnética que experimentan diferentes sistemas durante las transiciones que presentan, así como su cinética. En primer lugar, se han analizado aleaciones amorfas binarias y tipo FINEMET, utilizadas como precursores para el desarrollo de aleaciones nanocristalinas. La comparación sistemática de los resultados obtenidos a través de diferentes técnicas de caracterización ha permitido analizar tanto el proceso de amorfización mecánica como las fases resultantes del proceso de desvitrificación. Para su caracterización cinética se ha desarrollado un modelo a partir de la teoría clásica de cristalización asumiendo varios procesos simultáneos. Este modelo permite la descripción de los procesos de desvitrificación que dan lugar a varias fases y se ha extendido a un conjunto de múltiples microprocesos para la descripción del proceso de nanocristalización. En segundo lugar, se ha evaluado la estabilidad de la transformación martensítica en sistemas Heusler Ni-Fe-Ga obtenidos por enfriamiento rápido. Aunque ésta técnica de producción permite la obtención de muestras metaestables monofásicas de la fase modulada 14M a temperatura ambiente, la transformación martensítica es especialmente sensible a la temperatura y la presión hidrostática. La alta velocidad de crecimiento de la fase austenita impide que la transformación martensítica sea descrita mediante la teoría clásica de cristalización, mostrándose que realmente responde a un proceso autocatalítico de primer orden. Finalmente, varios factores experimentales que pueden afectar a una correcta caracterización magnética de los sistemas estudiados han sido evaluados a partir de datos experimentales y cálculos numéricos. En particular, el análisis de la respuesta teórica de sistemas heterogéneos ha permitido proporcionar una serie de ecuaciones simples con las que estimar los parámetros de la distribución de temperaturas de transición.
2021-12-16T09:06:51Z
2021-12-16T09:06:51Z
2021-07-02
2021-07-02
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Procesado, fabricación, caracterización microestructural y mecánica de composites de alúmina y de composites de zircona reforzados con óxido de grafeno y con nanofibras de carbono.
Cano Crespo, Rafael
Domínguez Rodríguez, Arturo
Gómez García, Diego
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
2018-11-07T13:23:29Z
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2018-10-26
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Estados estacionarios multiestables y oscilaciones en fenómenos de adsorción competitiva de dos especies y reacciones superficiales
Lemos Fernández, María del Carmen
Córdoba Zurita, Antonio
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Oscilaciones
Transformaciones de fase (Física estadística)
Procesos irreversibles
La adsorción competitiva de dos especies interaccionantes es un caso más complejo que, en principio, puede llevar a una multiplicidad de estados estacionarios mucho mayor que cuando se absorbe un solo tipo de partícula. Así, en el Capítulo II, a partir de una ecuación maestra y adecuadas probabilidades de transición, consideramos un modelo cinético para los procesos de adsorción - desorción de dos tipos de de partículas interaccionantes sobre una cadena lineal. Bajo una aproximación de cierre de campo medio se analizan los resultados obtenidos por la integración numérica de nuestro conjunto de ecuaciones cinéticas y se estudia la relajación hacia el equilibrio del sistema. A continuación, la formulación se extiende a redes bidimensionales con diferentes números de coordinación. Posteriormente, las ecuaciones cinéticas obtenidas para el caso unidimensional se extienden para incluir una reacción de dimerización entre partículas adsorbidas de distinta especie (incluye, por tanto, el mecanismo de Langmuir-Hinshelwood). Se analizan los casos en los que el producto resultante de la reacción es o no inmediatamente desorbido. En el Capítulo III las ecuaciones cinéticas del modelo de adsorción-desorción se obtienen usando una aproximación de cierre en dobletes al cerrar la jerarquía de ecuaciones en un nivel superior al considerado en II. Se discute la validez de ambas aproximaciones realizadas. Al objeto de comparar los resultados obtenidos de ambas aproximaciones llevamos a cabo una simulación por el método de Monte Carlo basada en la ecuación maestra y en las probabilidades de transición del modelo cinético. Los resultados que se desprenden de la simulación y en su posterior comparación con las aproximaciones más arriba afectadas (Capítulos II y III, respectivamente) se recogen e|
2015-04-16T09:23:08Z
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1992
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Métodos calorimétricos para la medida de coeficientes térmicos de cristales sometidos a campos eléctricos estudio del S.T.G.
Ramos Vicente, Saturio
Cerro González, Jaime A. del
Zamora Carranza, Manuel
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Calorímetros y calorimetría
2014-11-27T12:04:44Z
2014-11-27T12:04:44Z
1980
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Porous One Dimensional Photonic Crystals for Enhanced Photovoltaic Performance of Dye Solar Cells
Colodrero Pérez, Silvia
Míguez García, Hernán Ruy
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Conversión fotovoltaica
Células solares
In the context of photovoltaics, dye solar cells (DSCs) constitute an interesting choice to solid state semiconductor devices since they are expected to meet not only relatively high efficiency values but also non conventional functionalities that could p
2018-04-13T09:32:31Z
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2013
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Termoquímica del cambio iónico
Algaba Roldán, José
Zamora Carranza, Manuel
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
2019-09-17T07:00:57Z
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1978-07
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Análisis del crecimiento y la respuesta óptica en alta energía de cristales fotónicos coloidales
Lozano Barbero, Gabriel Sebastián
Míguez García, Hernán Ruy
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Ensayo de materiales
El trabajo descrito en esta memoria es el resultado de cuatro años de investigación en el Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla bajo la dirección de Hernán Míguez y versa sobre el crecimiento y las propiedades ópticas de las láminas delgadas de ópalo artificial obtenidas mediante deposición vertical.En el Capítulo 2 se presenta el primer modelo analítico que describe la dinámica de crecimi ento de una lámina delgada de cristal coloidal y se describe la relación entre el crecimiento de estas estructuras autoensambladas y los defectos intrínsecos inherentes al proceso de fabricación.En el Capítulo 3 se analiza la respuesta espectral de los ópalos artificiales cuando la longitud de onda de la radiación incidente es del orden de la periodicidad de la red y se estudia la interacción en este rango energético entre el desorden y el tamaño finito de las estructuras.En el Capítulo 4 se presenta un análisis de los haces difractados por los ópalos artificiales, identificando cada orden de acuerdo con su vector de la red recíproca asociado y midiendo la dependencia espectral y angular de su eficiencia.En el Capítulo 5 se presentan los resultados de un análisis óptico de la estructura según la cual se ordenan los ópalos artificiales.En el Capítulo 6 se describe tanto la propagación lenta de fotones y la generación de luz en el rango de alta energía como la modificación de la luminiscencia de un material activo incluido como defecto en un cristal fotónico tridimensional.
Premio Extraordinario de Doctorado US
2017-04-21T07:34:16Z
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2010-12-17
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Fabricación y comportamiento mecánico de cerámicas no oxídicas
Lara Bocanegra, Ana María
Muñoz Bernabé, Antonio
Domínguez Rodríguez, Arturo
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Materiales cerámicos
Cristales
En el primer capítulo se describe brevemente la estructura cristalográfica de los distintos polítipos en que se presenta el carburo de silicio, las técnicas de fabricación de monocristales de SiC, sus sistemas de deslizamiento y su comportamiento mecáni co bajo tensión. En segundo lugar nos ocupamos del SiC policristalino, se describen la técnica de sinterizado asistida por chispa de plasma, el tratamiento previo del polvo de partida mediante activación mecanoquímica y el comportamiento mecánico a alta y baja temperatura del SiC policristalino.En el capitulo segundo se describen los modelos utilizados para explicar el comportamiento de los monocristales y policristales de SiC cuando se someten a ensayos mecánicos de deformación: el modelo de Peierls para el deslizamiento de dislocaciones y el modelo de Pirouz para la deformación basal del β-SiC monocristalino. Se analizan tambien los distintos mecanismos que pueden tener lugar en la deformación plástica de policristales. En el tercer capítulo se describen las técnicas experimentales empleadas.En el capítulo cuarto se muestran los resultados del tratamiento previo del polvo de partida y su caracterización microestructural y se presentan y discuten los resultados obtenidos en la sinterización del β-SiC, correlacionando los parámetros de sinterizado con las características microestructurales de los materiales obtenidos. A continuación, en el capitulo quinto se estudian las propiedades mecánicas de muestras submicrométricas de SiC, sinterizadas mediante SPS, con una densificación comprendida entre el 89 y 97 %. Para ello se realizan ensayos de compresión a carga constante y se estudia la resistencia al desgaste de estas muestras a temperatura ambiente.Por otra parte, en el sexto capítulo se estudian las propiedades mecánicas del 4H-SiC, para lo cual se han realizado ensayos de compresión tanto a velocidad constante como a carga constante y finalmente, en el séptimo capítulo, se estudia este material mediante microscopia electrónica de transmisión convencional (TEM) y de alta resolución (HRTEM) con objeto de correlacionar la microestructura de dislocaciones del material con los resultados de los ensayos mecánicos en los diferentes rangos de temperatura.
2014-11-27T12:04:43Z
2014-11-27T12:04:43Z
2010
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https://idus.us.es/handle/11441/15776
spa
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Synthesis, structural characterization, and mechanical properties of advanced ceramics prepared via sol-gel
Síntesis, caracterización estructural y propiedades mecánicas de cerámicas avanzadas preparadas mediante sol-gel
Rivero Antúnez, Pedro
Morales Flórez, Víctor
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Esta tesis doctoral comprende una serie de artículos enfocados en la fabricación de materiales cerámicos (principalmente alúmina, pero también circona) reforzados con nanofases de carbono (grafeno y nanotubos de carbono). La base de la tesis consiste en la preparación de cerámicas avanzadas mediante la técnica sol-gel, y su caracterización estructural y mecánica. En concreto, la investigación se centra en la preparación de cerámicas de alúmina reforzadas con diferentes fases carbonosas, como nanotubos de carbono o grafeno. El objetivo era determinar las condiciones de preparación de los compuestos cerámicos que conduzcan a la mejora de ciertas propiedades mecánicas, como la reducción de la inherente fragilidad de las cerámicas.
El trabajo experimental incluye la síntesis de polvos cerámicos mediante el método sol-gel y otras técnicas convencionales, así como formas tradicionales y avanzadas de sinterización. Se realizaron caracterizaciones estructurales de las muestras en diferentes etapas y se midieron sus propiedades mecánicas. Para todo esto, se empleó una amplia variedad de técnicas, que incluyen rutas óptimas de procesamiento sol-gel para maximizar la dispersión de nanofases de carbono, densificación mediante Sinterización de Chispa de Plasma (SPS), microscopía electrónica de barrido y transmisión (SEM y TEM), difracción de rayos X, espectroscopía Raman, indentación Vickers y nanoindentación. Además, también se consideró un enfoque de simulación estructural para explorar y discutir, desde un punto de vista geométrico, la distribución espacial de la fase de refuerzo dentro de la matriz y la viabilidad de lograr distribuciones perfectas de alótropos de carbono nanoestructurados incrustados en una matriz cerámica en función del contenido de carbono.
Los resultados experimentales y teóricos sugieren que una ruta basada en sol-gel de boehmita seguida de una sinterización reactiva-SPS es un método efectivo, económico y rápido para producir piezas de α-alúmina de alta densidad. Además, también se observó que las cantidades de nanofases de carbono típicamente utilizadas por la comunidad científica para reforzar matrices cerámicas no pueden generar dispersiones homogéneas de las fases de refuerzo, lo que hace imposible lograr aumentos significativos en las propiedades mecánicas de los compuestos cerámicos completamente densificados. Además, se encontró que la microestructura de las cerámicas era crucial para sus propiedades mecánicas. En general, esta investigación ha contribuido a la comprensión del candidato sobre la preparación, caracterización microestructural y mecánica, y simulación estructural de compuestos de matriz cerámica avanzada.
This doctoral thesis comprises a series of articles focused on the fabrication of
ceramic materials (mainly alumina, but also zirconia) reinforced with carbon
nanophases (graphene and carbon nanotubes). The backbone of the thesis
consists of the preparation of advanced ceramics by the sol-gel technique and their
structural and mechanical characterization. Specifically, the research focuses on the
preparation of alumina ceramics reinforced with different embedded phases as carbon
nanotubes or graphene. The objective was to determine the preparation conditions
of ceramic composites that lead to the improvement of certain mechanical properties,
such as the reduction of inherent ceramic fragility.
The experimental work included the synthesis of ceramic powders via sol-gel
and other conventional techniques, traditional and advanced forms of sintering,
structural characterization of the samples at different stages, and the measurement
of mechanical properties. For all this, a wide variety of techniques have been
employed, including optimal sol-gel processing routes to maximize the dispersion
of carbon nanophases, densification via Spark Plasma Sintering (SPS), scanning
and transmission electron microscopy (SEM and TEM), X-ray diffraction, Raman
spectroscopy, Vickers indentation and nanoindentation. Aditionally, an structural
simulation approach was also considered in order to explore and discuss, from
a geometrically point of view, the spatial distribution of the reinforcing phase
within the matrix, and the viability of achieving perfect distributions of embedded
nanostructured carbon allotropes in a ceramic matrix as a function of the carbon
iv
content.
The experimental and theoretical results suggest that a boehmite-based sol-gel
route followed by a reactive-SPS sintering is an effective, cheap and fast method
for producing α-Al2O3 with high density. Moreover, it was also observed that the
amounts of carbon nanophases typically used by the research community to reinforce
the ceramic matrix cannot lead to homogeneous dispersions of the reinforcing
phases, making impossible to achieve significant increases in the mechanical
properties of fully densified ceramic compounds. Furthermore, it was found that
the microstructure of the ceramics was crucial to their mechanical properties.
Overall, this research has contributed to the doctoral candidate’s understanding
of the preparation, microstructural and mechanical characterization, and structural
simulation of advanced ceramic matrix composites.
2023-07-12T09:17:29Z
2023-07-12T09:17:29Z
2023-06-28
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https://idus.us.es/handle//11441/147890
eng
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Determinación y estudio de algunas variables de electricidad atmosférica en Sevilla
Leal Galbis, Juan
Márquez Delgado, Rafael
Hernández Montis, Vicente
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Tesis antigua
2019-09-17T10:18:04Z
2019-09-17T10:18:04Z
1980-11-14
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https://idus.us.es/handle//11441/89175
spa
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Methods for the analysis of thermomagnetic phase transitions of magnetocaloric materials
Moreno Ramírez, Luis Miguel
Conde Amiano, Alejandro
Franco García, Victorino
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
This thesis focuses on the analysis of the relation between thermomagnetic
phase transitions and magnetocaloric response of materials. First,
various experimental factors that can a ect the measurements of the
magnetocaloric e ect and can potentially cause misleading interpretation
or artifacts are studied with the aid of experimental data and numerical
calculations. These are sample geometry, compositional inhomogeneities,
low temperature limitation in heat capacity measurements and
measurement protocols in direct techniques. After that, it is shown that
the analysis of the magnetic eld dependence of the magnetocaloric e ect
is useful for obtaining information of thermomagnetic phase transitions,
such as Curie temperature, critical exponents (even in biphasic systems),
order of the phase transition and critical composition for which rst order
phase transition becomes second order. These analyses were performed
in well know materials such as Gd, Gd5Si2Ge2, La(Fe,Si)13, Ni-Mn-In
Heusler alloys and Fe-, Co-, Ni-amorphous and nanocrystalline alloys.
Next, various possible avenues to optimize the magnetocaloric behavior
by tapping on the characteristics of rst and second order phase transition
type systems were investigated. For second order phase transition type,
the coe cient of refrigerant performance was optimized as a function of
the amount of the various phase fractions in Gd-GdZn composite, while
an enhanced magnetic eld responsiveness is achived in nanostructured
Gd/Ti multilayers. For rst order phase transition type, reduction of
hysteresis and enhancement of rst order character is achieved in Ni- and
Cr-doped La(Fe,Si)13 compounds, respectively.
Esta tesis se centra en el análisis de las relaciones entre las transiciones de fase termomagnéticas y la respuesta magnetocalórica de los materiales. En primer lugar,se han estudiado diferentes factores experimentales que pueden afectar a la medida e interpretacióndel efecto magnetocalórico, como son: la geometría de la muestra, la presencia de inhomogeneidades composicionales, el truncado de datos calorimétricos a bajas temperaturas y los protocolos de medida para la caracterización directa del efecto magnetocalórico. Posteriormente, se ha puesto de manifiesto que el análisis de la dependencia del efecto magnetocalórico con el campo magnético sirve para obtener información de las transiciones de fase termomagnéticas tales como la temperatura de Curie, los exponentes críticos y el orden de la transición, así como la composición crítica a la queel sistema transita de una transición de fase deprimer orden a una desegundo orden. Estos análisis se han llevado a cabo en materiales ampliamente conocidos tales como Gd, Gd5Si2Ge2, La(Fe,Si)13, aleaciones Heusler Ni-Mn-In y aleaciones amorfas y nanocristalinas basadas en Fe, Co y Ni. Finalmente, se han investigado varias rutas para la optimización de las propiedades magnetocalóricas de los materiales aprovechando las características de las transiciones de primero y segundo orden. Para las transiciones de segundo orden, se ha optimizado la capacidad de refrigeración en función de la fracción de fasesen compuestos Gd-GdZn.Para multicapas nanoestructuradas de Gd/Ti, se ha encontrado una mejor respuesta al campo magnético. Para las transiciones de primer orden, en compuestos La(Fe,Si)13 dopados con metales de transición,se ha reducido la histéresis asociada a la transición mediante el dopado con Ni y se ha aumentado el carácter de primer orden de la transición mediante la adición de Cr. Para estos estudios se han utilizado los métodos de análisis previamente tratados.
Premio Extraordinario de Doctorado US
2019-07-23T10:36:01Z
2019-07-23T10:36:01Z
2019-07-12
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https://idus.us.es/handle//11441/88165
eng
Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional
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Estudio termodinámico de la transición de fase inconmensurable-conmensurable en cristales Rb2ZnCl4 y RbCoCl4
Martín Olalla, José María
Cerro González, Jaime A. del
Ramos Vicente, Saturio
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Ferroelectricidad
Calorímetros y calorimetría
2018-04-12T06:38:12Z
2018-04-12T06:38:12Z
1997
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spa
Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional
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Microestructura y propiedades mecánicas en el sistema ZrO2-Y2O3
Martínez Fernández, Julián
Domínguez Rodríguez, Arturo
Jiménez Melendo, Manuel
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Física del estado sólido
Física
Tecnología de materiales
Ciencias tecnológicas
Propiedades mecánicas de los sólidos
El ser humano viene utilizando los materiales cerámicos desde muy antiguo, debido fundamentalmente a su baja conductividad térmica que los hace ideales para su uso como aislantes. Estos materiales presentan, además, otras destacadas propiedades, como alto punto de fusión y resistencia al choque térmico (muy superiores a los metales) por lo que se están utilizando en modernas aplicaciones a altas temperaturas.
Pero, a su vez, estos materiales cerámicos presentan un grave problema que limita fuertemente sus aplicaciones la fragilidad. Actualmente se está realizando una intensa investigación a nivel mundial tratando de mejor esta propiedad. En vías a conseguir este objetivo, se siguen fundamentalmente dos líneas de investigación: el control de las fisuras y la mejora de la tenacidad. En el primer caso se acepta la fragilidad del material y se trata de controlar las fisuras producidas en el procesado. En el segundo, se intenta crear microestructuras que impidan la propagación de fisuras mejorando la resistencia a la fractura.
En la primera línea de investigación se han realizado abundantes trabajos tratando de detectar la fisuras más nocivas en el material, y de identificar el mecanismos responsables de su origen durante el procesado (LA89, EV82, RI77). La segunda línea, más reciente, ofrece la indudable ventaja de tolerar los daños de procesado y pos-procesado sin una pérdida apreciable de sus propiedades (EV89, CK85).
Los principales cambios microestructurales que se han utilizado para mejorar la tenacidad del material se basan en la transformación tenaz del ZrO2, y en la fabricación de compuestos reforzados mediante fibras o whiskers. Nuestro estudio se ha centrado en lo primero.
El ZrO2 puro presenta propiedades mecánicas y resistencia al choque térmico muy pobres por lo que no ha posibilidad de usarlo como cerámica estructural. Sin embargo, Garvia y colaboradores encontraron en 1975 una nueva aleación de ZrO2 (PSZ) (En el Capítulo I se describen ampliamente los diferentes polimorfismos presentes en el ZrO2, así como los compuestos que permiten estabilizar a temperatura ambiente fases de alta temperatura) con excelentes resistencia y tenacidad (GA75). La mejora de las propiedades mecánicas se conseguía mediante la adición de una cantidad adecuada de estabilizantes cúbicos. Esta cantidad debe ser inferior a la necesaria para la completa estabilización, con lo que se obtiene una microestructura de dos fases, consistente en una matriz cúbica con partículas tetragonales. Es esencial retener la fase tetragonal metaestable (t-ZrO2) a temperatura ambiente mediante dopado para que se produzca esa alta resistencia y tenacidad. La fase t-ZrO2 se transforma en fase monoclínica estable (m-ZrO2) bajo la tensión en punta de fisura durante la fractura; y es esta transformación tetragonal a monoclínico (t->m) la que, absorbiendo parte de la energía de fractura debido al aumento de volumen que conlleva (ver Capítulo I), produce ese aumento de resistencia y tenacidad (BE88), mecanismo que se denomina transformación tenaz (ver sección A.4 del Capítulo III).
La microestructura del PSZ cambia marcadamente con el tipo de estabilizante, la cantidad de este y el tratamiento térmico. Estos factores determinan la forma y tamaño de los precipitados y, por lo tanto, la estabilidad de las partículas tetragonales.
Es precisamente el control de la microestructura lo que hace al PSZ muy interesante en el diseño de cerámicas para aplicaciones específicas. Los dopados con MgO y CaO se han estudiado extensamente, encontrándose que, para tratamiento térmicos relativamente cortos, las partículas t se transforman a fase monoclínica durante el enfriado, lo que impide su uso a altas temperaturas.
En este trabajo se ha estudiado el dopado con Y2O3 debido a que las partículas t en este sistema alcanzan grandes dimensiones sin transformarse en monoclínicas (HE89), lo que hace que pueda ser usado en aplicaciones estructurales que muchas veces necesitan el uso o la exposición a altas temperaturas (superiores a 1600ºC).
En el Capítulo II se realiza un estudio de las propiedades mecánicas y subestructura de dislocaciones del ZrO2 totalmente estabilizado (ver capítulo I), cuyo interés reside, por una parte, en que la FSZ es la matriz de la PSZ y, por otra, en la dificultad del estudio de dislocaciones en el sistema bifásico. También se han reanalizado los datos de fluencia y de medidas de difusión para caracterizar el coeficiente de difusión catiónico en el material, estudiando los defectos minoritarios que intervienen en este proceso. El conocimiento de las interacciones entre estos defectos es esencial para explicar las propiedades del material relacionadas con su estructura, como la conductividad iónica, estabilidad de la fase cúbica, movilidad de dislocaciones, etc…
Los restantes capítulo se centran en las propiedades mecánicas del PSZ, que a altas temperaturas (T>Tf/2) han sido estudiadas mediante ensayos a velocidad de deformación constante (capítulo IV), y a más bajas temperaturas (T<Tf/2) mediante ensayos de indentación Vickers (capítulo III), ya que, a bajas temperaturas, los ensayos a velocidad de deformación constante exigirían el uso de presión hidrostática.
El estudio a bajas temperaturas se centra en el fenómeno de la transformación tenaz, se analiza el aumento de la tenacidad a la fractura respecto de la Y-FSZ y, dentro de la Y-PSZ, el aumento con el tiempo de recocido. A la vez, en este capítulo se analiza la actividad de dislocaciones en función de la temperatura y se estudia un nuevo tipo de transformación t-m debida a la interacción dislocación-precipitado, no descrita anteriormente en la literatura.
En el estudio a altas temperaturas se analizan fundamentalmente los mecanismos de endurecimiento por precipitación en función del tamaño de precipitado, cantidad de dopante y orientación. A la vez, se hace un estudio de la evolución microestructural del material y estabilidad de la fase t, en función del tratamiento térmico.
Los apéndices I y II están dedicados a dos estudios cristalográficos que han surgido paralelamente a los trabajos anteriores: Un estudio de partículas monoclínicas con “estructura de mosaico”, consideradas como un fenómeno de lámina delgada (apéndice I), y un análisis de los planos de interfase entre las fases monoclínicas y tetragonal (apéndice II).
Finalmente, en las conclusiones, se resumen los puntos más destacados que han sido aclarados y su implicación en futuros trabajos.
Se ha estudiado el comportamiento en fluencia del óxido de zirconio monocristalino, totalmente estabilizado en su fase cúbica. Las experiencias de fluencia se han realizado a temperaturas entre 1300 y 1550ºC, tensiones entre 120 y 160 MPa, y presiones parciales de oxígeno de 0,21 atm (aire) y 10-5 atm (argón). Las subestructuras de dislocaciones en las muestras deformadas se han estudiado mediante MET, en todo el rango de temperaturas y para los diversos planos correspondientes a los sistemas de deslizamiento primario y secundario. Las conclusiones más importantes de este trabajo son:
1. Se ha estudiado la geometría de la deformación, verificando los sistemas de deslizamiento y su orden de activación de menor a mayor factor de Schmid.
2. Se ha encontrado un cambio en los mecanismos que controlan la velocidad de deformación a partir del cambio en la subestructura de dislocaciones y en los parámetros de fluencia. Se pasa de un deslizamiento de dislocaciones a más baja temperatura a una fluencia restauración controlada por la difusión catiónica a las temperaturas más altas. A temperaturas superiores a 1550 ºC posiblemente se produzca una fluencia restauración más pura, con una posible disminución de Q, acercándose más a la energía de activación de la difusión de los cationes.
3. Se ha obtenido una expresión del coeficiente de difusión catiónico en este sistema:
D = 2.2 x 103 {█(+ 0.6 x 〖10〗^(-3)@- 0.2 x 〖10〗^(-3) )┤ exp ((-5.1 ±0.5 eV)/(k T)) m2 s-1
Procedente del análisis conjunto de los valores absolutos de los coeficientes de difusión del Y y Zr obtenidos mediante medidas de interdifusión, fluencia y recocido de bucles. Aunque existen diferencias en las energías de activación de cada grupo individual de datos, se comprueba que son debidas al limitado rango de temperaturas estudiado en cada caso, ya que el ajuste general de todos los datos es muy bueno.
4. Los procesos de deformación no presentan dependencia con la PO2, debido a que el compuesto es masivamente no estequiométrico por su dopado con Y2O3.
Se ha estudiado el comportamiento mecánico a baja temperatura del ZrO2 parcialmente estabilizado (3.4 m/o de Y2O3) mediante ensayos de indentación Vickers realizados desde la temperatura ambiente hasta 1000 ºC. Se ha estudiado la dependencia con el tratamiento térmico (el material bruto de fabricación y con tratamiento térmicos de 150 horas a 1600 ºC), la orientación de la superficie indentada (planos {100} y {111}), la diagonal de la indentación y la carga (5N y 10N). Las conclusiones más importantes son:
5. La tenacidad a la fractura mejora en las muestras brutas de fabricación respecto del Y-FSZ (desde 1.1 a 4 MPa m1/2) debido al fenómeno de la transformación tenaz de los precipitados tetragonales. En el material tratado térmicamente, este aumento de la tenacidad es aún mayor, debido a la mayor fracción volumétrica de precipitados, sin que haya podido ser cuantificado.
6. La configuración de fisuras refleja la simetría del plano indentado, siendo el plano de fisuración más favorables el {110}.
7. La subestructura de dislocaciones alrededor de la indentaciones está formada por dislocaciones rectas y helicoidales para temperaturas de 500 ºC, y dislocaciones muy curvadas formando marañas para indentaciones realizadas a 1000 ºC, indicando la existencia de procesos de deslizamiento desviado y/o activación de varios sistemas de deslizamiento. Este aumento en la activación de dislocaciones está relacionado con la transición frágil-dúctil que se produce a 600 ºC.
8. Se ha encontrado un tipo de transformación martensítica autocatalítica no referida anteriormente en la literatura, que se activa debido a la interacción dislocación precipitado.
9. Esta transformación se extiende a zonas mucho más alejadas que la zona plástica debido a su carácter autocatalítico, partiendo de un núcleo inicial transformado debido a las dislocaciones. La transformación presenta un ciclo de histéresis; las temperaturas de comienzo y finalización durante el enfriado (Md y Mf), y de desaparición de la fase monoclínica al calentar (As), son, respectivamente: 450, 300 y 600 ºC.
10. El máximo tamaño de la zona transformada se produce a 500 ºC. Por encima de esta temperatura, la restauración de dislocaciones hace que la zona transformada inicial disminuya, y por lo tanto su extensión final.
Se ha estudiado el comportamiento mecánico a alta temperatura del ZrO2 parcialmente estabilizado mediante ensayos de compresión a velocidad de deformación constante a 1400 ºC. Se ha estudiado la dependencia con la concentración de Y2O3 (3.4, 4.7 y 6.3 m/o de Y2O3), el tratamiento térmico (el material bruto de fabricación y tratamientos térmicos de hasta 1000 horas a 1600 ºC) y el eje de comprensión (<100> y <112>). Estos resultados se han apoyado en observaciones de MET sobre el material deformado y sin deformar. Las conclusiones más importantes obtenidas son:
11. Los estudios microestructurales realizados mediante MET sobre las muestras anteriormente citadas y la espectroscopía Raman, nos ha permitido determinar el tamaño crítico del tamaño de los precipitados por encima del cual se transforman espontáneamente a fase monocínica. Este tamaño se alcanza para tratamiento térmicos superiores a 150 horas a 1600 ºC en las muestras con dopado del 3.4 m/o de Y2O3. Para los dopados superiores, las partículas son estables para todos los tratamientos térmicos estudiados, alcanzando tamaños de hasta 10 μm.
12. En la dirección de compresión <112> se activa el sistema de deslizamiento fácil <110>{001}, mientras que en la dirección <100> se activan los cuatro sistemas de deslizamiento del tipo <110>{110}. Por ello, la deformación en la dirección <100> es más homogénea y presenta un ritmo de endurecimiento más alto.
13. Los ensayos mecánicos muestran que la dirección de compresión <100> es más resistente que la <112>, presentando ambas direcciones una dependencia diferente con el tratamiento térmico. Esta anisotropía se explica considerando que la fase t’ es ferroelástica. En las condiciones más óptimas, los cristales presentan una resistencia de 700 MPa.
14. La reorientación de dominios en la fase t’, producida por los ensayos mecánicos, hace que en los sistemas de deslizamiento <100>{100} las dislocaciones se muevan con más facilidad que en los sistemas <100>{110}, debido a los defectos encontrados en las fronteras de dominios, siendo el origen de la anisotropía. Lo anterior es válido mientras la fase t’ es importante, es decir, para tratamientos térmicos cortos.
15. Cuando el material se somete a tratamientos térmicos largos, la fase t’ deja de tener importancia, ya que el sistema tiende a las fases de equilibrio. Entonces, la deformación está controlada por la interacción dislocación-precipitado, desapareciendo la anisotropía.
La presente memoria, como es común en los trabajos científicos, además de solucionar algunos problemas, ha creado interrogantes, abriendo nuevas líneas de trabajo. En concreto, proponemos como interesantes los siguientes estudios:
- Realización de experiencia de fluencia a temperaturas superiores a 1600 ºC, con objeto de estudiar la evolución de la energía de activación.
- Estudio de la tenacidad a la fractura en el material tratado térmicamente, mediante el uso de cargas más altas que las utilizadas en este estudio.
- Estudio de la zona transformada alrededor de las indentaciones para tratamientos térmicos cortos, con objeto de facilitar las observaciones de microscopía electrónica y evitar la transformación durante la preparación de las muestras.
- Realización de ensayos de velocidad constante, con posterior observación mediante MET, de muestras brutas de fabricación que hayan sido calentadas hasta la zona cúbica del diagrama de fases y templadas a temperatura ambiente. Con ello se conseguiría que la fase t’ fuera muy importante, permitiendo la comprobación de las hipótesis hechas en este estudio.
2018-10-18T11:29:31Z
2018-10-18T11:29:31Z
1991-03-25
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Remote plasma assisted fabrication of functional organic and hybrid thin films and supported nanostructures
Alcaire Martín, María
Barranco Quero, Ángel
Borrás Martos, Ana Isabel
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
láminas delgadas
moleculas organicas
fisica de plasmas
propiedades de materiales
In general, functional materials are categorized as those materials which possess particular native properties and functions of their own. Examples of these properties are: ferroelectricity, piezoelectricity, magnetism, temperature variations, pressure variations and optical functions. There exists an immense range of functional materials. For instance, optical materials, including lasers, Raman scattering, fluorescence and phosphorescence, are functional materials. Moreover, electrical, magnetics and dielectrics materials are also examples of functional materials, such as semiconducting devices and superconductors, piezoelectrics, ferroelectrics, optical fibres and liquid crystals. On the other hand, functional materials include ceramics, metals, polymers and organic molecules. In recent years, one of the main goals of materials science is the fabrication of new functional materials because of their applications in electronics, informatics and telecommunications. Its continuous development is based on environmental aspects (energy-efficiency, life-cycle issues, recycling or renewable solutions) and cost reduction aspects (energy saving factors in production).
The main objective of this thesis is the development of novel multifunctional thin films and supported nanostructures by using remote plasma processes.
The thesis is subdivided into eight chapters. At first, Chapter 1 includes the Introduction to the whole work developed throughouth the thesis. Chapter 2 gathers an overview of the thesis in Spanish language. Chapters 3-4 (¿Conformal dielectric organic thin films for molecular electronics¿ and ¿Wetting and anti-freezing properties of adamantane coatings: from thin films to 3D networks¿) study the processability and applications of organic thin films as coatings through its functionalities. These films are fabricated from a precursor of adamantane (C10H16) by RPAVD technique. Separated Chapters 3-4 provide the analysis of two properties of adamantane RPAVD films: dielectric and anti-freezing properties. Later, Annex 1 (¿Adamantane RPAVD: from thin films to 3D networks¿) shows a complete characterization of these adamantane films. After that, this section establishes the control of properties of this type of films, as well as the development of the synthesis of this precursor as supported nanostructures. In addition, it also illustrated that some properties of the films founded in this work can be extended to whole RPAVD materials. Chapter 5, ¿Multicolored emission and lasing in DCM-Adamantane plasma nanocomposites¿ introduces new RPAVD thin films using the combination of a dye laser (4-(Dicyanomethylene)-2-methyl-6-(4-dimethylaminostyryl)-4H-pyran, C19H17N3O) and adamantane as precursors. These films exhibit different functionalities that are related to optical properties. In the first instance, this Chapter studies the chemical characterization of the films grown by the mixture of the two precursors. Later, its optical properties are adjusted for a final processing. Finally, it is presented the achievements in the integration of one type of these films in a laser device. Chapter 6 (¿Soft Plasma processing of Organic Nanowires¿) studies a general procedure for the fabrication of hierarchical and hybrid 1D nanostructures from metalloporphyrin, metallophthalocyanine and perylene diimide by plasma processing. The method also provides a template route for the synthesis of supported metal and metal oxide nanostructures by oxygen plasma treatments. In this way, Chapter 7 (¿Highly porous ZnO thin films and 1D nanostructures by remote plasma processing of Zn-phthalocyanine¿) studies the plasma-assisted oxidation of ZnPc in the form of thin film or nanowires to nanostructured ZnO materials. We analyze the characterization of both thin film and supported nanostructures of these hybrid materials. On the other hand, we also evaluate their applications in connection with Annex 2 where we present ZnO thin films from inorganic precursor (ZnEt2) discussed as photonic sensor of oxygen. It is worth to notice that the end of Annex 1 introduces some advances in the synthesis method of functional RPAVD materials. We have developed a new RPAVD structure named nanofabric. Nanofabric is the result of a combination of two accomplishments performed in the present work: the synthesis of hierarchical nanostructures described in Chapter 6, and the process of adamantane by RPAVD detailed in Chapters 3-4 and this Annex.
2015-06-16T08:03:03Z
2015-06-26T08:03:03Z
2015-02-26
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Caracterización eléctrica de los semiconductores vítreos As0.20Se0.50Te0.30 y As0.40Se0.30Te0.30 naturaleza del proceso de conmutación reversible
Márquez Navarro, Emilio José
Jiménez Garay, Rafael
Villares Durán, María del Pilar
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Física
Estados no cristalinos
Física del estado solido
En el presente trabajo se ha construido y puesto a punto un sistema de medidas eléctricas a diferentes temperaturas en semiconductores amorfos. Se ha prestado especial atención a los aspectos relacionados con el fenómeno de conmutaci&oa cute;n eléctrica reversible característico de estas semiconductores vítreos Calcogemuros. El sistema analizado es el as-se-te y se ha estudiado la influencia de la concentración atómica de AS en las propiedades eléctricas. Se ha establecido un modelo que permite justificar los resultados experimentales a partir de la ecuación de balance energético del sistema en estudio. Se propone en el modelo que la naturaleza del fenómeno es de tipo térmico.
2016-10-27T09:08:16Z
2016-10-27T09:08:16Z
1986-12-01
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Processing and characterization of ceramic composites with two dimensional layered nanomaterials
Muñoz Ferreiro, Carmen
Gallardo López, Ángela María
Poyato Galán, Rosalía
Chevalier, J.
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la materia condensada
This thesis work is focused on the development of novel multifunctional zirconia composites using two different 2D nanomaterials as fillers, few-layered graphene (FLG) and boron nitride nanosheets (BNNS). BNNS were exfoliated using three different technologies. Eco-responsible powder homogenization routines were evaluated for the dispersion of the nanostructures throughout the ceramic powder and the materials were consolidated using a spark plasma sintering (SPS) furnace.
A systematic study of the powder processing and the sintering conditions on the composites with FLG revealed the optimal processing conditions to maximize the FLG crystallinity, which decreases the electrical percolation threshold below 1 vol%. The electrical discharge machinability of the composite with 20 vol% was also analyzed. The addition of the exfoliated BNNS resulted in homogeneous dense composites with submicrometer grain size. The incorporation of partly hydroxylated BNNS revealed the absence of chemical bonding at the zirconia/BN interphase. The scalability of the materials was confirmed in all the different materials.
The evaluation of stable crack propagation evidenced rising R-curves only in the materials with larger nanosheets. Reinforcement by bridging of the nanosheets was corroborated although no influence of the reinforcement was detected when measuring the fracture toughness. Finally, since tetragonal stabilized zirconia is sensitive to the presence of water molecules, slow crack growth and hydrothermal aging were analyzed on the composites with either type of nanosheets.
2023-10-19T11:21:56Z
2023-10-19T11:21:56Z
2023-09-22
2024-09-22
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francés
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Fabricación, caracterización y propiedades mecánicas del SiC biomórfico obtenido a partir de paneles de fibra de madera de densidad media
Bautista Bautista, Miguel Antonio
Bravo León, Alfonso
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Materiales cerámicos
El estudio de los materiales se ha llevado a cabo desde el principio de los tiempos de forma consciente o inconsciente, dándosele el uso adecuado dependiendo de sus propiedades y a la vez evolucionando junto con el mundo y la ciencia, lo que ha permitido que la tecnología, maquinaria y los mismos materiales sean reevaluados para ser utilizados en aplicaciones especificas. Las exigencias de mantenimiento de propiedades de las piezas cuando están en funcionamiento a altas temperaturas llevan consigo el estudio de nuevos materiales, debido a que los más usados y conocidos, como son los metales, cuando operan en estas condiciones no todos responden favorablemente. Todo esto hace que en las últimas décadas el estudio y uso de materiales cerámicos se haya incrementado considerablemente, debido principalmente a su elevado punto de fusión y alta resistencia mecánica.|
2015-04-16T09:23:09Z
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2014
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Modelos cinéticos para los procesos de desorción aplicación a la deshidroxilación superficial de la anatasa
Luque Palomo, José Juan
Córdoba Zurita, Antonio
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Hidroxilacion
Reacciones químicas
Los procesos de adsorción de gases sobre superficies sólidas desempeñan un papel fundamental en catálisis heterogénea (1-3). Cuando los reactivos y los productos de la reacción constituyen una fase gaseosa y la función de catalizador es desempeñada por una superficie sólida, los reactivos han de ser adsorbidos sobre esta superficie, pueden disociarse, agruparse o difundirse en ella y, finalmente, los productos resultantes deben desorberse. Es evidente que el mecanismo detallado según ocurren cada una de estas etapas afecta de modo importante al proceso total. Pero existe además otro aspecto, previo al del desarrollo de la reacción química de adsorción - desorción aparece como factor decisivo. En efecto, la naturaleza activa de la superficie como catalizador o soporte de catalizadores depende esencialmente de su preparación, que, en general, implica procedimientos químicos complejos. A menudo las superficies obtenidas aparecen contaminadas por especies no deseables para el posterior uno de aquellas y hay que intentar su eliminación. Esta eliminación es a veces relativamente sencilla, pero en ciertos casos es muy difícil, pudiendo algunas especies quedar adsorbidas en la superficie, incluso cuando se aplican temperaturas y vacíos elevados. Si la desorción de estas especies se llevara a cabo de manera uniforme y de forma total, se obtendría una superficie donde los átomos se dispondrían de modo regular, de acuerdo con la estructura del sólido subyacente y el plano de corte de la superficie. Sin embargo, habitualmente el proceso de desorción tiene lugar de manera que se crean defectos en la regularidad de la superficie, dependiendo del modo en que ésta sea tratada y, además, si se invierten las condiciones de tratamiento, frecuentemente no se regeneran las condiciones iníciales. Esto es, las propiedades de la superficie depen|
2015-04-16T09:23:10Z
2015-04-16T09:23:10Z
1983
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Effect of Microstructure on Magnetocaloric properties of High Entropy Alloys
Yin, Hangboce
Franco García, Victorino
Law, Jia Yan
Huang, Yong Jiang
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
2022-07-21T08:34:55Z
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2022-06-02
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Estructura cristalina y molecular de ciertos etilenos sustituidos, con efecto “Push-Pull”, y sustancias relacionadas
Dianez Millán, María Jesús
Márquez Delgado, Rafael
López Castro, Amparo
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Física
Estructura cristalina
Física del estado sólido
Las investigaciones, objeto de esta Tesis, han consistido en el análisis estructural de etilenos sustituidos con efecto “push-pull”, y sustancias relacionadas, que presentan un grupo básico común con una variedad de sustituyentes que las diferencias, lo que nos ha llevado a realizar un estudio comparativo entre sus estructuras cristalinas y moleculares.
Los resultados de estas investigaciones, pueden resumirse en las siguientes conclusiones generales:
1. Se ha determinado, por difracción de rayos X, la estructura cristalina de diez etilenos sustituidos, de los cuales ocho son enaminonas y las dos restantes oximas de estructurad estrechamente relacionadas con las anteriores. Para la solución del “problema de la fase” se han utilizado métodos estadísticos de multisolución y el afinado estructural se ha llevado a cabo por métodos de mínimos cuadrados de matrizcompleta.
2. Se ha investigado, la geometría, conformación y configuración moleculares de cada uno de los compuestos estudiados.
3. El análisis de la geometría molecular se ha realizado, comparando los resultados estructurales obtenidos en este trabajo y los de dos compuestos análogos, estudiados previamente en nuestro Departamento. En dicho análisis se han investigado las analogías y diferencias existentes entre los mismos, considerando por separado agrupaciones semejantes. Dado el número de compuestos comparados, creemos que las consecuencias deducidas pueden ser suficientemente significativas.
Entre ellas podemos destacar las siguientes:
3.1 Estereoquímica correspondiente a los dobles enlaces.
- En el compuesto I, el doble enlace adopta la posición E (trans),
- En los compuestos II, III y IV, enaminodionas con el sistema aminocarbonílico abierto, los dobles enlaces adoptan la posición Z, E;
- En los compuestos V y Vi, enaminodionas cíclicas con los grupos carbonílicos formando parte del ciclohexano, la posición de los dobles enlaces corresponden a Z,Z;
- En los compuestos VII, XI y XII los dobles enlaces adoptan la posición Z;
- El ángulo de torsión promedio alrededor del enlace etilénico es 178.5(9)º.
3.2 La existencia de una marcada deslocalización electrónica a la que contribuyen las diferentes formas resonantes, en las que interviene como donador el N del grupo amino y como aceptor, o aceptores, los grupos nitro (compuesto I) y carbonílicos (compuestos II, III, IV, V, VI, VII, Xi y XII). Existe un alargamiento del enlace etilénico y un acortamiento considerable de las distancias N(amina)-Csp2 y Csp2-Csp2 como consecuencia de la mencionada deslocalización.
En los compuestos IX y X también se observan estas anomalías.
Ello ha sido corroborado mediante el cálculo de los órdenes de enlace en el compuesto I, cuyos valores figuran en esta Memoria.
3.3 La presencia del efecto anómerico estadísticamente significativa, en los enlaces C-0 endociclicos del anillo piranósico.
3.4 La influencia que, en la geometría, de los anillos de ciclohexeno, tiene el sistema conjugado. Otro factor influyente es el hecho de que el ciclohexeno sea oxígeno o nitrógeno.
3.5 La variación de las longitudes y ángulos de enlace que implican al heteroátomo en los anillos de hidrofureno e hidropirrol.
3.6 Las longitudes y ángulos de enlace en las cadenas de azúcar y en los acetoxilos no presentan ningún tipo de anomalía.
3.7 En las longitudes y ángulos de enlace de los nitrometilos, se observa que los encontrado para el compuesto I difieren considerablemente de los hallados en los otros compuestos, lo que nos indica la presencia del sistema resonante con la consiguiente deslocalización electrónica y su enorme influencia en dichos valores. Respecto a los grupos metoxi y etoxicarbonilos, las diferencias observadas son debidas, probablemente, a impedimentos estéricos.
3.8 La planaridad del grupo diacetilvinilamino varía significativamente de unos compuestos a otros. En los compuestos II y III (enaminodionas “abiertas”) el grupo diacetilvinilamino es plano, si se exceptúa el acetilo en posición Z con el NH, y en el compuesto IV (enaminodiéster “abierto”) solo el grupo carbonilvinilamino en posición Z es plano, quedando fuera de dicho plano el radical metoxilo OCH2. Ello tiene su explicación en las diversas tensiones que aparecen en las moléculas debido a la formación de enlaces de h intra e intermoleculares.
En los compuestos V y VI (enaminodionas ciclícas9 se observa la planaridad del grupo diacetilvinilamino, lo que concuerda con la conformación de “medio barco” que adopta el anillo de ciclohexanodiona. Se confirma, pues, que dicha configuración exige la planaridad, y que la desviación de dicha planaridad de algunos constituyentes, solo puede tener lugar a consta de la pérdida de conjugación.
3.9 La cadena de azúcar es aproximadamente plana en todos los compuestos, excepto en el VII. Ello es debido principalmente a impedimentos estéricos, como puede deducirse de la constitución adoptada por dicho compuesto: D-glicero-D-ido.
3.10 Los anillos de hidrofureno e hidropirrol son prácticamente planos.
4. La conformación de los anillos de seis miembros es:
4.1 En forma de “silla” en los anillos piranósicos, con simetrías de reflexión y de rotación aproximadas;
4.2 En forma de “media silla” en los anillos de ciclohexeno, con simetrías de reflexión y de rotación aproximadas, favorecida por la formación del biciclo y la coplanaridad del ciclopenteno;
4.3 En forma de “medio barco”, con simetrías de rotación y reflexión aproximadas. Forma que, como es sabido, no es habitual en esta clase de anillos, cuya deformación en nuestro caso atribuimos a exigencias de la planaridad en la conjugación.
5. Las configuraciones de los azúcares de cadena abiertas, así como las del nuevo centro quitral, determinadas, conducen a las siguientes denominaciones:
- Compuesto VII D-glicero-D-ido
- Compuesto VIII (3S)-3-D-galacto
- Compuesto IX (3R)-3-D-galacto
- Compuesto X (3R)-3-D-galacto
- Compuesto XI D-glicero-L-gluco
- Compuesto XII D-glicero-L-gluco
6. Se prueba la formación de un anillo del quelato, que incluye los carbones etilénicos y los grupos amino y carbonilos en Z, lo que se traduce en una fuerte conjugación de estos grupos. El grupo carbonilo en E participa en menor cuantía en la conjugación.
7. El empaquetamiento cristalino de los compuestos se debe principalmente a fuerzas de van der Waals, aunque en algunos de ellos se presentan puentes de H, de cuyo análisis podemos concluir:
7.1 La formación de enlaces de H intermoleculares O-H…O, entre dos grupos hidroxilos del azúcar, entre un grupo hidroxilo del azúcar y un oxígeno carbonílico; entre un grupo hidroxilo y el oxígeno de una molécula de agua; entre el grupo hidroxilo de una molécula de agua y el oxígeno de la ciclohexenona, y entre el grupo OH de la oxima y oxígeno de la ciclohexenona.
7.2 La formación de un solo enlace intermolecular N-H…O, entre el grupo NH y el oxígeno de una molécula de agua.
7.3 La inexistencias de enlaces intermoleculares C-H…O.
8. Mediante la aplicación de un método de cálculo desarrollado en nuestro Departamento, se ha llevado a cabo un estudio energético para el compuesto I.
8.1 Se ha obtenido la estructura teórica de equilibrio, a temperatura ambiente, por minimización de la energía cristalina. El cálculo se ha llevado a cabo en el marco de la aproximación átomo-átomo y en la hipótesis de sólido rígido.
8.2 A partir de los tensores característicos del movimiento térmico molecular en la aproximación de sólido rígido, se han evaluado los parámetros térmicos amisotrópicos individuales, que definen el movimiento térmico de los átomos y que hemos comparado con los obtenidos del ajuste experimental en un análisis estructural a partir de los datos de difracción.
8.3 Se ha comprobado que el modelo dinámico de sólido rígido resulta una aproximación muy buena para el compuesto I, con un factor de acuerdo 0,07. Mientras que los parámetros de vibración que se obtienen de los tensores calculados a partir de los resultados de la dinámica reticular presentan un acuerdo de 0,18 con los experimentales, lo que representa una aproximación aceptable de la función potencial utilizada, en relación con estudios similares.
2018-06-01T09:56:47Z
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1985-10-30
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Microestructura y comportamiento termomagnético de aleaciones (FeCo) (NbZr) (GeB) obtenidas por molienda
Ipus Bados, Jhon Jairo
Conde Amiano, Alejandro
Blázquez Gámez, Javier Sebastián
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Aleaciones
Metales
Tratamiento térmico
Propiedades térmicas
Propiedades mecánicas
Las propiedades de las aleaciones metálicas dependen de la microestructura y, en particular, de su tamaño de grano. Más aún, al reducirse este tamaño hasta longitudes del orden del nanómetro (materiales nanoestructurados), se alteran las propiedades con respecto a las que presentan las aleaciones convencionales, que tienen tamaños característicos del orden de la micra, e incluso pueden aparecer nuevas propiedades. Esto es debido, de un lado, a que la fracción de átomos ubicados en la superficie de los granos es muy grande (< 5 % para 0.1 mm y 30 % para 10 nm) y su contribución no puede ser despreciada frente a la de los átomos que se hallan en el interior de dichas unidades microestructurales (nanocristales, por ejemplo). De otro lado, la longitud estructural se hace del mismo orden que las longitudes características de ciertos fenómenos (generalmente del orden del nanómetro), lo que da lugar a comportamientos novedosos. El presente trabajo se estructura de la siguiente manera: · Tras esta introducción, en el capítulo 2, se describen brevemente las técnicas experimentales empleadas. · En el capítulo 3 se hace un estudio de la dinámica de los diferentes molinos empleados. · En el capítulo 4 se estudia la cristalización mecánica, inducida durante la molienda, de una aleación amorfa Fe83Zr6B10Cu1 en presencia de gérmenes cristalinos. · En el capítulo 5 se analiza la evolución morfológica, microestructural y de las propiedades magnéticas a temperatura ambiente durante el proceso de aleado mecánico de aleaciones Fe85Nb5B10 y Fe75Nb10B15, a partir de la mezcla de polvos puros de Fe, Nb y B. · En el capítulo 6 se estudia la evolución morfológica, microestructural y de las propiedades magnéticas a temperatura ambiente durante el proceso de aleado mecánico de la aleación Fe75Nb5Ge20 libre de B. · En el capítulo 7 se estudian las propiedades termomagnéticas y el efecto magnetcalórico de la serie composicional (Fe1-XCoX)75Nb10B15 (X =0, 0.15, 0.30). · Por último se enumeran las principales conclusiones a las que ha dado lugar este estudio. Parte de este trabajo se presenta en español e inglés: el capítulo 1 de Introducción; los resúmenes y conclusiones de los capítulos del 3 al 7 y el capítulo 8 de Conclusiones.
Premio Extraordinario de Doctorado US
2014-11-27T12:04:44Z
2014-11-27T12:04:44Z
2009
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https://idus.us.es/handle/11441/15781
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Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 España
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Comportamiento mecánico y resistencia a la degradación de materiales compuestos obtenidos por sinterizacion de fibras de carburo de silicio
Vera García, María del Carmen
Ramírez Rico, Joaquín
Martínez Fernández, Julián
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
2016-05-27T10:16:33Z
2016-05-27T10:16:33Z
2016-03-03
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Efecto magnetocalórico en materiales con transiciones de fase de segundo orden: Optimización de la capacidad de refrigeración
Magnetocaloric effect in materials with second order phase transitions: Optimization the refrigerant capacity
Caballero Flores, Rafael
Conde Amiano, Alejandro
Franco García, Victorino
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Propiedades magnéticas de los sólidos
Estados no cristalinos
Materiales compuestos
La tesis presenta un estudio del efecto magnetocalórico en materiales con transiciones de fase de segundo orden. Se centra esencialmente en la dependencia con el campo magnético aplicado de la variables termodinámicas relevantes del proceso, estudio de aleaciones basadas en hierro para minimizar los costos de los materiales refrigerantes, y fabricación de composites para minimizar los valores de las intensidades del campo requeridas en el proceso de refrigeración.
2016-10-21T06:30:05Z
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2011-03-15
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Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional
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Síntesis y estudio del comportamiento mecánico, térmico y de durabilidad ambiental del ortosilicato de itrio para su aplicación como recubrimiento de barrera ambiental.
Cabezas Rodríguez, Rafael
Martínez Fernández, Julián
Ramírez Rico, Joaquín
Silicon based ceramics, such as SiC and Si3N4, are promising materials as a structural material for high temperature applications (>1200ºC) due to their high melting point, excellent thermomechanical stability and low density. Their application for producing the electrical energy in critical components in gas turbine engines would enhance their thermodynamic efficiency and reduction of gas emissions. However, a drawback of these materials is their low oxidation resistance in combustion environments. Under these conditions, a silica protective layer formed in dry environments is not stable in the presence of water steam and reacts, leading to a resulting volatile hydroxide layer. That causes the degradation and recession of these materials in gas turbine components. Thus, environmental barrier coatings (EBC) have been developed to protect these silicon based materials from erosion and corrosion, mitigating these aforementioned effects.
Rare earth silicates are a new generation of environmental barrier coatings, since they present a high erosion protection, low volatilization rate and low oxygen permeability. In particular, the yttrium monosilicate Y2SiO5, is one of the most potential candidates for this purpose because of its high melting point, low oxygen permeability and low volatilization rate. Nevertheless, due to the difficulties in synthesis and sintering process of yttrium silicates polycristals, the fabrication of a pure and dense bulk of this material becomes complicated and their bulk properties have not been investigated yet. For this reason, fundamental data regarding the high-temperature thermal and mechanical behavior or environmental durability are not yet available. These key properties are necessary to assess the long-term behavior and lifetime of yttrium silicate based environmental barrier coatings. Hence, the main aim of this work is to develop a feasible procedure to produce a pure and dense Y2SiO5 bulk material in order to evaluate these aforementioned properties and the influence of this fabrication-properties relationship.
The first part of this work was focused on the fabrication of the Y2SiO5 ceramic material by means of different synthesis and sintering methods. With regard to the synthesis process, it was undergone by two different methods: solid-state reaction (with and without additives) and a freeze-drying synthesis. Final synthesized powders were characterized by an X-ray diffraction (XRD) and a particle size distribution to analyze final crystalline products and their particle size. As well as, a thermodynamic study of different synthesis was performed by differential scanning calorimetry (DSC).
After the synthesis process, in order to obtain a dense material, Y2SiO5 powders were sintered by two different techniques: conventional sintering and Spark Plasma Sintering, SPS. The sintered pellets were characterized by an X-ray diffraction to verify final crystalline bulk products after the sintering process. Additionally, a microstructural study of resulting pellets was carefully observed by scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM).
The second part of this work is devoted to the fundamental properties of Y2SiO5 material and its application as an environmental barrier coating. Firstly, a high temperature thermomechanical behavior was assessed. For this purpose, compression resistance and compressive creep at constant load tests were carried out in the range of temperature from 1200 to 1400ºC. This made it possible to determine plastic deformation mechanisms involved, as well as a comparison with the existing models. A microstructural complementary study of deformed samples was performed by scanning and transmission electronic microscopy.
Subsequently, a high temperature thermal conductivity study of Y2SiO5 was undergone by means of the thermal diffusivity measurement performed by a Laser Flash technique.
Finally, Y2SiO5 environmental durability assessment for corrosion behavior of typical engine deposits was studied. These are based on highly reactive calcium-magnesium-aluminosilicate (CMAS) deposits that melt into a highly reactive glass caused by a high temperature gas engine performance. Resulting final phases from Y2SiO5-CMAS interaction were studied by X-ray diffraction, scanning electronic microscopy and differential scanning calorimetry.
Los cerámicos basados en silicio, tales como SiC y Si3N4, son prometedores candidatos como material estructural para aplicaciones a muy alta temperatura (>1200ºC) debido a su alto punto de fusión, su excelente estabilidad termomecánica y su baja densidad. Su aplicación por ejemplo en componentes críticos de las turbinas de gas para generación de energía eléctrica permitiría mejorar apreciablemente su eficiencia termodinámica, reduciendo a la vez las emisiones. Sin embargo, un inconveniente de estos materiales es su baja resistencia a la oxidación en entornos de combustión. En estas condiciones, la capa de sílice pasivante que se forma en entornos secos es inestable en presencia de vapor de agua, reaccionando para formar una capa resultante de hidróxidos que se volatiliza, provocando la degradación y recesión de este material en los componentes de la turbina. Para ello, se han desarrollado recubrimientos de barrera ambiental (en sus siglas en inglés, EBC) que protegen a los materiales basados en silicio de la corrosión y la erosión, mitigando sus efectos.
Los silicatos de tierras raras son la nueva generación de recubrimientos de barrera ambiental, ya que presentan una alta protección frente a la erosión, una baja velocidad de volatilización y una baja permeabilidad de oxígeno. Concretamente, monosilicato de itrio Y2SiO5, es uno de los candidatos más potenciales debido a su alto punto de fusión, baja permeabilidad de oxígeno y velocidad de volatilización baja. Sin embargo, debido a las dificultades de síntesis y sinterización de este silicato, es compleja la obtención de un monolito puro, denso y compacto de este material para evaluar sus propiedades fundamentales. Por lo que no existe mucha información acerca de las mismas como, por ejemplo, su comportamiento térmico y mecánico o durabilidad ambiental frente a la corrosión de depósitos fundentes a alta temperatura. Estas propiedades resultan esenciales para evaluar su comportamiento a largo plazo y su vida útil como recubrimiento.
Por ello, el objetivo de este trabajo es desarrollar un procedimiento para producir un material compacto, puro y denso de Y2SiO5 y determinar dichas propiedades mencionadas anteriormente. Además, se realizará un estudio de la relación entre dichas propiedades y la ruta de fabricación empleada.
La primera parte del trabajo, se ha centrado en la fabricación del material de Y2SiO5 mediante diferentes métodos de síntesis y sinterización. Con respecto la síntesis, se ha llevado a cabo por dos vías distintas: la reacción en estado sólido (con y sin aditivos) y la liofilización. Se han caracterizado los polvos resultantes obtenidos mediante las técnicas de difracción de Rayos X y distribución granulométrica para realizar un análisis cristalino y de tamaño de partícula de los mismos. También se ha realizado un estudio de la termodinámica en dicho proceso de síntesis mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC).
Una vez sintetizados los polvos de Y2SiO5 por los diferentes métodos de síntesis, se procedió a la sinterización de los mismos para obtener un material denso y compacto mediante dos técnicas diferentes: sinterización convencional y Spark Plasma Sintering, SPS. El compacto sinterizado se caracterizó mediante difracción de Rayos X para verificar los productos cristalinos resultantes tras dicho proceso de sinterización. Además, se caracterizó detalladamente la microestructura de los materiales mediante microscopía electrónica de barrido y de transmisión.
La segunda parte del trabajo ha consistido en el estudio de las propiedades fundamentales del material Y2SiO5 para su aplicación como recubrimiento de barrera ambiental. Se comenzó por la evaluación del comportamiento termomecánico a alta temperatura. Para ello, se llevaron a cabo ensayos mecánicos de compresión a velocidad constante y de termofluencia en compresión a carga constante en el rango de temperaturas entre 1200 y 1400ºC, gracias a los cuales se han podido determinar los mecanismos de deformación plástica implicados, así como su comparación con los diferentes modelos existentes propuestos. Además, se ha complementado este estudio mecánico con una caracterización microestructural de las muestras tras los diferentes ensayos mediante microscopía electrónica de barrido y de transmisión.
Posteriormente se procedió a la determinación de la conductividad térmica a alta temperatura del material Y2SiO5, a partir de la medida experimental de la difusividad térmica mediante la técnica de Laser Flash.
Finalmente, se llevó a cabo la evaluación de la durabilidad ambiental del material Y2SiO5 a partir de su comportamiento frente a la corrosión de depósitos salinos consistentes en aluminosilicatos de calcio y magnesio (CMAS, por sus siglas en inglés). Estas sales están presentes típicamente en el interior de las turbinas y funden debido a la alta temperatura de operación para dar lugar a una fase vítrea altamente reactiva. Las fases resultantes de esta interacción Y2SiO5-CMAS se estudiaron mediante difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido y calorimetría diferencial de barrido.
2019-03-29T08:29:00Z
2019-03-29T08:29:00Z
2019-03-15
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Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional
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Mecanismos de deformación y endurecimiento en el zafiro. Efectos del dopado con cromo
Castillo Rodríguez, Miguel
Muñoz Bernabé, Antonio
Domínguez Rodríguez, Arturo
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
El zafiro o alúmina (α-Al2O3) en su forma monocristalina, es un material cerámico que presenta unas excelentes propiedades mecánicas a alta y baja temperatura. Tiene una buena transparencia óptica, cubriendo desde el espectro UV hasta el infrarrojo medio (400 – 4000 nm). Dependiendo de la impureza con que se dope, adquiere un color determinado. Así cuando se dopa con cromo (rubí) toma un color rojizo y con titanio adquiere un color azul, llegando a alcanzar colores intensos para grandes concentraciones de impurezas.
Las principales ventajas de la utilización del zafiro en aplicaciones ópticas son su dureza (9 en la escala de Mohs y entre 1600-1800 kp mm-2 de dureza Vickers, por lo que es la sustancia natural más dura después del diamante) y su buena resistencia al rayado y a la abrasión. Tiene un elevado punto de fusión, en torno a 2050 ºC, y una alta conductibilidad térmica que le permite soportar choques térmicos extremos. Todas estas características unidas a su alta resistividad eléctrica y elevada constante dieléctrica, hacen que, además de su uso en joyería, el zafiro tenga una amplia gama de aplicaciones en la industria, entre las que destacamos su utilización en blindajes transparentes y ventanas de protección, cristales de relojes de lujo, en la construcción de láseres, en cojinetes de ejes para aparatos de precisión, en conductores de luz, en circuitos integrados, en diodos LEDs azules (sistemas de señales de tráficos y rótulos exteriores) y también como granos abrasivos en muelas.
El zafiro fue la primera piedra preciosa en ser fabricada artificialmente durante la primera mitad el siglo veinte, mediante la utilización de la técnica de Verneuil a la que nos referimos en esta memoria. La posibilidad de ser fabricado de forma sistemática ha proporcionado que se hayan realizado numerosos estudios acerca del comportamiento mecánico de este material, como tendremos ocasión de comprobar a lo largo de esta memoria. Nuestro estudio se ha centrado en la influencia de diferentes concentraciones de impurezas de cromo sobre los sistemas de deformación por deslizamiento basal y por maclado romboédrico. También hemos estudiado el efecto de una predeformación por deslizamiento prismático sobre el sistema de deslizamiento basal. Nuestros resultados experimentales y también los obtenidos por otros autores para el zafiro sin dopar se han ajustado a los modelos existentes en la bibliografía, en los que ha sido necesario introducir ciertas modificaciones para tener en cuenta la dependencia de la densidad de dislocaciones con la tensión aplicada y el efecto endurecedor del cromo.
En los capítulos I y II de esta memoria, describiremos el material y las técnicas para su fabricación y haremos una breve revisión de los resultados obtenidos en estudios precios sobre este material, así como de los modelos de deformación y endurecimiento presentes en la bibliografía. El capítulo III, está dedicado a describir las distintas técnicas experimentales utilizadas en nuestro trabajo. En él trataremos sobre la caracterización del material, los procedimientos seguidos para la orientación de los cristales, las características de los ensayos realizados y las técnicas empleadas para el estudio microestructural de las muestras deformadas. Por último, en los capítulos del IV al VII presentaremos y discutiremos los resultados obtenidos en nuestro estudio, expondremos las principales conclusiones de nuestro trabajo y haremos referencia a posibles líneas futuras de investigación.
Las conclusiones del presente trabajo sobre los mecanismos de deformación del zafiro (α-Al2O3) pueden resumirse en los siguientes puntos:
a) Deslizamiento basal de las muestras dopadas con Cr.
1. Una elección adecuada de la orientación de las muestras en los ensayos de deformación ha permitido estudiar el deslizamiento basal a temperaturas suficientemente bajas, entre 900 y 1500 ºC, donde el mecanismo de Peierls para el movimiento de dislocaciones es importante.
2. Los ensayos mecánicos muestran que el decrecimiento de la tensión en el yield point no depende significativamente del contenido en Cr de las muestras. En consecuencia, los procesos de multiplicación de dislocaciones y los ajustes en la velocidad de deslizamiento de estas dislocaciones a la velocidad de deformación impuesta no deben estas influenciados por la concentración de Cr. Esta concentración solo afecta a la tensión necesaria para iniciar esos procesos (upper point) y para el posterior deslizamiento de las dislocaciones (lower point).
3. La velocidad de endurecimiento debido a la deformación y que tiene lugar con posterioridad al yield point, tampoco depende de forma importante del contenido en Cr de las muestras, lo que indica que estas impurezas no afectan a los procesos de difusión responsables de la formación y eliminación de bucles, cuya interacción con las dislocaciones basales se considera el origen de dicho endurecimiento.
4. Los ensayos de compresión ponen de manifiesto un endurecimiento del yield point aproximadamente constante en el rango de temperaturas estudiado, entre 900 y 1500 ºC. El incremento de la tensión crítica resuelta (CRSS), correspondiente al lower point, aumenta con el contenido en Cr de las muestras, de forma que comienza a ser significativo a partir de 725 mol ppm y alcanza un valor próximo a 30 MPa para una concentración de Cr de 9540 mol ppm. La ausencia de activación térmica es consecuencia de que el endurecimiento es debido a la interacción elástica de las dislocaciones con los cationes de Cr3+, de diferente tamaño y módulo elástico que los de Al3+ a los que sustituye en la red cristalina del α-Al2O3.
5. El estudio de la microestructura de dislocaciones por TEM de las muestras deformadas ha permitido verificar la importancia del mecanismo de Peirls en la deformación plástica de los rubíes, como evidencia del hecho de que las líneas de las dislocaciones muestran numerosos tramos rectos en las direcciones <1210> y <1010> que corresponden a los valles del potencial de Peierls. Esto justifica la utilización del modelo de pares de kinks en el estudio del movimiento de dislocaciones.
6. Se ha descrito la microestructura de dislocaciones de las muestras ensayadas a temperaturas entre 1000 y 1300 ºC y dopadas con Cr. Esta microestructura presenta elementos comunes con la del zafiro no dopado tales como reacciones, uniones y dipolos y bucles perfectos y con falta de apilamiento. Una mayor actividad de los procesos de subida por difusión explica el mayor número de uniones entre dislocaciones, así como de dipolos y bucles “no orientados” encontrados en la microestructura de las muestras deformadas a mayores temperaturas.
7. La adición de cromo disminuye la energía de falta de apilamiento de las dislocaciones parciales 1/3<1010> procedentes de la disociación de las dislocaciones basales, haciendo que la distancia entre estas parciales aumente de 4 nm para las muestras dopadas con 725 mol ppm de Cr a 8 nm para dopadas con 9540 mol ppm.
8. En las muestras de alto contenido en Cr (9540 mol ppm) y deformadas a temperaturas intermedias T = 1000 ºC, en las que la subid de dislocaciones por difusión no presenta mucha actividad, se observan bucles “orientados” formados por la aniquilación mediante cross slip de las porciones helicoidales de dipolos y bucles de mayor longitud. Este proceso de aniquilación puede realizarse por deslizamiento en el plano prismático, inducido por el campo de tensiones generado por la dislocación. La mayor distancia entre las parciales 1/3 <1010>, consecuencia de la disminución de la energía de falta por el alto contenido en cromo de las muestras, favorece esta aniquilación de las porciones helicoidales en el plano prismático.
9. El aumento de la concentración de Cr hace que la orientación del plano de falta de apilamiento en la disociación de las dislocaciones basales se aleje de la configuración de equilibrio prevista por la elasticidad para una energía de falta de apilamiento isótropa, lo que sugiere un aumento de la anisotropía de la energía de falta con el contenido en cromo de las muestras.
b) Ajustes al modelo de nucleación y propagación de pares de kinks.
10. Se ha conseguido ajustar de forma muy satisfactoria los valores de la CRS S a las predicciones del modelo de nucleación y propagación de pares de kinks para el movimiento de dislocaciones cuando el mecanismo de Peierls es importante. Estos ajustes se han realizado con datos experimentales extraídos de la bibliografía para el deslizamiento basal y prismático en el caso del zafiro y con los datos experimentales obtenidos en nuestro trabajo para el deslizamiento basal de los diferentes rubíes.
11. La introducción en el modelo de una densidad de dislocaciones variable con la tensión resuelta en el lower point (p ~τ2) ha permitido obtener un buen ajuste para todo el rango de temperaturas, tanto para el zafiro no dopado como para los rubíes.
12. Se ha modificado el modelo de pares de kinks para considerar el endurecimiento por la adición de impurezas isovalentes de Cr3+, considerando que este endurecimiento es consecuencia de la interacción elástica entre las dislocaciones y los iones de Cr3+. La susticuión en el modelo de la tensión resuelta τ por τ3 = τ – Kcn supone aceptar la hipótesis de que el cromo solo disminuye la tensión disponible para la nucleación y propagación de los kinks, pero no tiene ningún otro efecto sobre los mecanismos del modelo de pares de kinks. Esta hipótesis ha sido corroborada por el hecho de que los valores de los parámetros del modelo obtenido de los ajustes son prácticamente independientes de la concentración de cromo.
Los mejores ajustes se han obtenido con n = 2/3 en la dependencia de la tensión τ2 con la concentración de cromo, que corresponde al modelo de Labusch.
13. Aunque se han conseguido buenos ajustes con las dos aproximaciones del modelo, el análisis de los valores obtenidos para los parámetros de ajuste indica que, en todos los casos, la aproximación de segmento largo es la que da valores más razonables y acordes con los datos conocidos y por tanto la que aporta una mejor descripción física de la dependencia de la CRSS con la temperatura.
c) Efectos de la predeformación por deslizamiento prismático sobre el deslizamiento basal del zafiro no dopado.
14. Los ensayos de compresión a temperaturas entre 1050 y 1250 ºC muestran que la presencia de dislocaciones prismáticas en el zafiro, generadas por una predeformación a T = 1450 ºC y ε = 2%, produce un endurecimiento del deslizamiento basal que es independiente de la temperatura en el rango considerado y que supera al generado por la mayor concentración de cromo utilizado en nuestro trabajo, 9540 mol ppm.
15. El modelo de bosque de dislocaciones permite justifica el endurecimiento del deslizamiento basal. La interacción de las dislocaciones basales con el bosque de dislocaciones prismáticas origina puntos de anclaje o de movilidad reducida en las dislocaciones basales que dificulta su deslizamiento, y genera el endurecimiento observado en los ensayos mecánicos. La deformación está gobernada por la tensión de línea que soportan las dislocaciones basales, y al ser ésta independiente de la temperatura da lugar a que el endurecimiento no sea térmicamente activado.
16. El ajuste al modelo de pares de kinks de los valores de la CRSS correspondientes al deslizamiento basal de las muestras predeformadas da para el endurecimiento, considerado éste constante con la temperatura, un valor Δτ = 43.6 MPa, al cual corresponde, teniendo en cuenta el modelo de bosque de dislocaciones, una densidad de dislocaciones prismáticas Pp = 1.38·1012 m-2. Este valor está en buen acuerdo con los medios experimentales para el zafiro deformado por deslizamiento basal y también con el valor que se obtiene del ajuste al modelo de pares de kinks de la CRSS de muestras deformadas por deslizamiento prismático.
17. En el rango de temperaturas y tensiones en que hemos realizado nuestras experiencias no se ha observado en ningún caso la activación del maclado basal, a pesar de haber realizado estas experiencias en condiciones óptimas para activar este mecanismo de deformación, según los modelos actualmente propuestos para explicar el origen del mismo. Esto indica que o bien las dislocaciones prismáticas preexistentes en el material no son el origen del maclado basal, como se considera en estos modelos, o existen otros procesos, no contemplados en los modelos, que requieren condiciones experimentales diferentes las de nuestros ensayos.
c) Activación del maclado romboédrico en muestras de zafiro dopado con cromo.
18. Se ha activado el maclado romboédrico en muestras de rubíes a temperaturas entre 800 y 1000 ºC. A pesar de la dispersión que presenta la medida de la tensión resuelta de maclado, los ensayos muestran un incremento de dicha tensión con el contenido en cromo de las muestras. Este incremento es independiente de la temperatura y alcanza valores próximos a 15 MPA para la muestra más dopada (9540 mol ppm) respecto a la de menor contenido en cromo.
19. El endurecimiento del maclado romboédrico debido al cromo encuentra justificación en el modelo de Geipel considerando que las impurezas de cromo afectan al proceso de cross-slip de la dislocación piramidal 1/3 <0111>.
20. El avance de la pared de macla no parece estar afectado por el contenido en cromo de las muestras, puesto que no influye en la anchura de las mismas, al menos en el rango de temperaturas considerado. Esto es debido a que la dislocación zonal 1/21.9<0111> del modelo de Geipel tiene un módulo muy pequeño y por tanto su interacción con las impurezas de cromo es tan débil que no afecta de forma significativa a su propagación por el cristal.
21. La existencia de un maclado incompleto en las proximidades de la superficie de las muestras normal a la cara {1210} y la formación de microfisuras y daños superficiales, que no ocurren en las caras paralelas al plano {1210}, son consecuencia del diferente ángulo que forma la dirección de cizalla con cada una de las superficies laterales de las muestras, lo que da una menor componente de los desplzamientos atómicos en dirección normal a la cara {1210}.
Aunque las propiedades mecánicas del zafiro han sido ampliamente estudiadas, como puede se desprende de la amplia bibliografía a la que hemos hecho referencia en este trabajo, y de los resultados expuestos en esta memoria, existen varias líneas futuras de investigación, entre las que destacamos:
- El estudio del sistema de deslizamiento basal de los rubíes a temperaturas superiores a 1500 ºC, en las que la barrera de Peierls ya no supone un obstáculo tan grande para el movimiento de la dislocación en comparación con la distorsión de la red cristalina producida por la presencia de las impurezas de cromo. En estas condiciones, adquieren importancia los procesos de difusión de las impurezas por el cristal y estas dejarán de ser obstáculos fijos para el deslizamiento de las dislocaciones.
- La ampliación del rango de temperaturas en el estudio de los efectos del dopado con cromo sobre el maclado romboédrico del zafiro, y la realización sistemática de un mayor número de ensayos con objeto de mejorar el grado de fiabilidad de los resultados.
- En relación con el estudio del efecto de la predeformación por deslizamiento prismático sobre el deslizamiento basal, es interesante ampliar el rango de temperaturas de los ensayos mecánicos, con objeto de comprobar si además de producirse el endurecimiento del sistema de deslizamiento basal, se consiguen las condiciones apropiadas para que se active el maclado basal. En este sentido, el uso de una temperatura menor en la predeformación, con el consiguiente aumento de la densidad de dislocaciones prismáticas, podría favorecer la activación de dicho mecanismo de deformación.
- Por último, con respecto al sistema de deslizamiento prismática, cabe destacar la ausencia en la bibliografía de valores de la CRSS a temperaturas comprendidas entre 1100 y 1600 ºC. La realización de ensayos de deformación por deslizamiento prismático a estas temperaturas permitiría verificar también en ese rango el ajuste de la CRSS a las predicciones del modelo de pares de kinks que hemos mostrado en el capítulo IV de esta memoria.
2018-05-15T08:00:29Z
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2006-12-14
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Comportamiento mecánico a altas temperaturas de nanocristales de Y-TZP
Gutiérrez Mora, Felipe
Jiménez Melendo, Manuel
Domínguez Rodríguez, Arturo
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Materiales cerámicos
La Ciencia de los Materiales, y en particular la parte de ésta que estudia los materiales cerámicos, es quizás uno de los ejemplos más claros de la interrelación existente entre la tecnología y la ciencia más fundamental.
2014-11-27T12:04:42Z
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2001
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Calor específico bajo tensión mecánica uniaxial
Gallardo Cruz, María del Carmen
Cerro González, Jaime del
Jiménez Fernández, Justo
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Física del estado sólido
Física
Termodinámica
Técnicas de medidas térmicas
Propiedades térmicas de los sólidos
1. Se ha construido un nuevo sistema experimental especialmente diseñado para el estudio de las transiciones de fase de primer o de segundo orden en materiales ferroelásticos-ferroeléctricos con la posibilidad de aplicar sobre las muestras un campo de tensiones externo, un campo eléctrico o bien ambos simultáneamente. El estudio se realiza a partir de la medida del calor específico y del calo latente usando calorimetría de flujo.
El dispositivo experimental y los medidores de flujo tienen geometría y características especiales que permite que sea el propio sensor de medida de flujo de calor el que aplica la tensión uniaxial sobre el cristal con lo que se evitan las perdidas caloríficas inherentes a la utilización de cualquier otro mecanismo de aplicación de la tensión mecánica.
El rango de temperatura de trabajo es desde temperatura ambiente hasta 75K. El control riguroso de la temperatura y la estabilidad térmica del sistema permiten realizar las medidas experimentales en régimen cuasiestacionario de enfriamiento o calentamiento, con lo que se obtiene: información detallada del comportamiento del calor específico en los alrededores de la transición de fase y un elevado número de datos en un intervalo de temperatura pequeño lo que permite el cálculo preciso del exceso de entropía por integración de los valores de calor específico.
La fuerza electromotriz desarrollada por los fluxímetros permite detectar cuando se produce un efecto disipativo en la muestra o una transición de fase de primer orden. En este último caso es posible detectar los valores de calor específico afectados por el calor de transición y eliminarlos de la medida, obteniendo sólo calor específico en condiciones de equilibrio, por lo que consideramos este sistema experimental muy adecuado para el estudio de transiciones de fase de primer orden.
2. Utilizando este nuevo sistema experimental se ha estudiado la transición de fase del cristal dihidrógeno de potasio deuterado (DKDP).
El cristal DKDP con un grado de deuteración del 80% presenta una transición de fase de primer orden a 207,93 K. Este cambio de fases se produce en equilibrio de coexistencia de fases, desarrollando un calor latente 1,28 J, cuando se enfría lentamente de la fase paraeléctrica a la ferroelástica-ferroeléctrica.
En régimen cuasiestático de calentamiento desde la fase ferroeléctrica-ferroelástica, el cambio de fases se produce bruscamente pasando por un estado metaestable sobrecalentado aún ferroeléctrico, enfriándose posteriormente para dar la temperatura de transición a la misma temperatura que enfriando.
El calor específico obtenido experimentalmente cada 0,03 K, presenta alrededor de la temperatura de transición una serie de máximo y mínimos anómalos que hemos demostrado que son debidos al calor de transición y que no corresponden al calor específico de equilibrio de DKDP.
El calor específico de equilibrio en régimen de enfriamiento presenta una forma típica de una transición de fase de primer orden. A partir de 4K por debajo de la temperatura de transición se cumple la teoría de landau con un potencial 2-4-6 con el término en Q2 negativo como corresponde a una transición de fase de primer orden. Cerca de la temperatura de transición (hasta 1K) se obtiene una dependencia logarítmica del calor específico con la temperatura.
La forma de la curva en régimen de calentamiento presenta una “cola” mayor por encima y por debajo de la transición que la obtenida enfriando.
Hemos aplicado una tensión uniaxial de 5 kg/cm2 en la dirección cristaolográfica, poniendo de manifiesto que esta tensión no afecta al calor específico de este cristal.
3. Se ha medido por primera vez la influencia de una tensión mecánica uniaxial sobre el calor específico de un cristal, en este caso el cristal ferroelástico titanato de estroncio.
Los valores absolutos de calor específico obtenidos cada 0,02K y sin tensión uniaxial aplicada coinciden con los encontrados en la bibliografía así como la anchura y el incremento de calor específico a la temperatura de transición.
Similarmente a como ocurre en un cristal ferroeléctrico cuando se le aplica un campo eléctrico, al aplicar la tensión uniaxial en la dirección cristalografía la anchura de la transición aumenta.
Se ha calculado el incremento de entropía de esta transición de fase para las diferentes tensiones uniaxiales aplicadas, mediante integración de los datos de calor específico. A partir de la relación cuadrática entre el exceso de entropía y el parámetro de orden dada por la teoría de Landau se ha calculado la variación con la temperatura del exponente crítico de dicho parámetro de orden. Una vez justificada la validez de dicha relación, hemos puesto de manifiesto que el exponente crítico del parámetro de orden en la transición de fase del titanato de estroncio aumenta desde 0,35 ± 0,02 para un cristal libre de tensiones hasta 0,5 para una tensión uniaxial aplicada de 5 bar. Este hecho significa: que sin tensión uniaxial aplicada la transición de fase del cristal titanato de estroncio puede ser descrita mediante el modelo de Heisenberg en tres dimensiones, y que pequeñas tensiones uniaxiales aplicadas en la dirección y velocidades de enfriamiento y calentamiento extremadamente lentas, llevan a la transición de fase del SrTiO3 a un comportamiento de teoría de campo medio.
Esto se ha interpretado teniendo en cuenta los siguientes hechos: la transición de fase del SrTiO3 está esencialmente relacionada con la rotación del grupo octaédrico TiO6; durante la rotación se produce una deformación de la red de cúbica a tetragonal, siendo el eje de giro el eje tretragonal. Por tanto, sin tensión uniaxial aplicada al eje de giro puede ser cualquiera de los tres ejes cristalográficos equivalentes entre sí en una red cúbica y el parámetro de orden puede considerarse tridimensional. Al aplicar la tensión uniaxial en la dirección, el eje tetragonal tiende a orientarse en la dirección perpendicular, por lo que la dimensionalidad del parámetro de orden pueden considerarse uno, comportándose el cristal como un ferroelástico impropio cuyo exponente crítico es 0,5.
2018-10-23T11:33:15Z
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1996-02-01
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New plasma-based synthesis procedures and applications of supported id-nanostructures
Macías Montero, Manuel Jesús
Rodríguez González-Elipe, Agustín
Borras Martos, Ana
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Síntesis de nuevos materiales a partir de organometalicos
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En esta tesis aborda la síntesis de heteroestructuras 1D multifuncionales sobre sustratos procesables a baja temperatura usando métodos de deposición en vacío y por plasma. Las nanoestructuras desarrolladas son nanorods Metal@Óxido, y nanohilos Orgánico@Inorgánico, ambas del tipo core@shell (núcleo@caparazón). Así mismo se han sintetizado nanotubos inorgánicos. Los materiales empleados son óxidos semiconductores como el óxido de zinc o el dióxido de titanio, junto con semillas metálicas de plata y nanohilos orgánicos monocristalinos. Las dos técnicas principales utilizadas para el crecimiento de estos materiales son la deposición física desde fase vapor y la deposición química desde fase vapor asistida por plasma. Se desarrollan nuevos protocolos para la preparación de heteroestructuras 1D soportadas. El crecimiento y el estudio de las propiedades de estas nanoestructuras se lleva a cabo desde un punto de vista fundamental, incluyendo los mecanismos de crecimiento y el desarrollo de superficies modelo para estudios fundamentales de mojado. La caracterización de los materiales se realiza mediante el uso de XRD, XPS, espectroscopía UV-vis, SEM, TEM, ToF-SIMS y microscopía de fluorescencia junto con técnicas avanzadas como el ESEM y la tomografía 3D mediante HAADF-STEM. Destacan entre las propiedades encontradas de estas nanoestructuras la fotoactividad con luz visible de los nanorods de Ag@ZnO, la formación del llamado efecto nanocarpet en las superficies con nanorods de Ag@ZnO que permiten evaluar los modelos de mojado existentes, el guiado de la luz de fluorescencia en los nanohilos híbridos de MePTCDI@TiO2 y la formación de nanotubos inorgánicos mediante el vaciado por sublimación de la parte orgánica de los nanohilos híbridos. Las aplicaciones que se prevén para las superficies nanoestructuradas 1D son el control del ángulo de contacto mediante irradiación con luz, la nanofotónica y las celdas solares.
2017-04-11T10:40:02Z
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2013-12-16
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Propiedades mecánicas a alta temperatura y caracterización microestructural de compuestos AL2O2-SiC/whisker)-ZrO2
Calderón Moreno, J. M.
Domínguez Rodríguez, Arturo
Ramírez de Arellano López, Antonio
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
2019-09-16T08:48:06Z
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1995-11-20
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Dinámica reticular y efectos de difracción en cristales moleculares
Criado Vega, Alberto
Conde Amiano, Alejandro
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Óptica cristalina
Cristales moleculares
Difracción
2014-11-27T12:04:43Z
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1983
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Consideraciones acerca del papel de las fronteras de grano en la plasticidad de los policristales de cerámicos nanoestructurados
Zapata Solvas, Eugenio
Domínguez Rodríguez, Arturo
Gómez García, Diego
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Materiales cerámicos
Plasticidad
Nanoestructuras
Materiales
Resistencia de los materiales
Cristales
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2008
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Efectos composicionales en la nanocristalización de aleaciones FeSiB-CuNb
Borrego Moro, Josefa María
Conde Amiano, Alejandro
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Microscopía electrónica
Rayos X
Difracción
Análisis espectral
2014-11-27T11:45:24Z
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1998
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Nuevas técnicas experimentales para el estudio energético del problema de Benard-Rayleigh
Rey de Luna, Alfredo
Zamora Carranza, Manuel
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
2019-02-07T07:49:51Z
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1983
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Caracterización del sistema no cristalino Se 100-xBIx : estudio estructural, cinética de la cristalización y fenómenos de relajación asociados a la transición vítrea
Muñoz Bernabé, Antonio
Cumbrera Hernández, Francisco Luis
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Cristalización
El sistema no cristalino Se100-xBix se encuadra dentro de la familia de los calcogenuros amorfos, y ha sido muy poco estudiado dada su tendencia a la separación de fases en la región de composiciones ricas en Se. Las muestras estudiadas en este trabajo ha
2014-11-27T11:45:23Z
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1988
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Métodos para la caracterización de materiales magnetocalóricos multifásicos
Methods for Characterizing Multiphase Magnetocaloric Materials
Díaz García, Álvaro
Franco García, Victorino
Law, Jia Yan
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
This thesis is aimed to study the characteristics of thermomagnetic phase transitions and the resulting magnetocaloric effect in multiphase magnetocaloric materials, which is a very common scenario in the research of the magnetocaloric effect and can lead to complex situations that need to be properly approached.
On the one hand, composites that combine various phases with Curie transitions close to each other are interesting and highly studied as they can lead to an enhanced refrigerant capacity with respect to the pure phases while keeping a large enough response. In this thesis, newly developed Gd + Gd7Pd3 composites are presented as a case in which the mentioned improvement of the refrigerant capacity is achieved. This intentional situation of overlapping Curie transitions has been used for the development of a method for the deconvolution of the magnetocaloric responses by means of the scaling laws of the magnetocaloric effect. On the other hand, materials exhibiting magnetostructural transformation (first-order phase transition) can also show the Curie transitions of the phases (second-order phase transition), where the phase transitions of different type can be concurrent. This situation is approached using Heusler alloys undergoing magnetostructural transformation located close to the Curie transitions of the martensitic and austenitic phases. The competing effect of both types of phase transitions in this case is investigated by experimental and analytical methods. The deconvolution method used for the composites is successfully applied here, enabling the subtraction of the Curie transition to the total response. It has to be noted that these situations of overlapping phase transitions can also occur unintentionally (i.e., due to the presence of impurities during synthesis). Therefore, the developed methods can also be used in these situations to know the effect of additional phase transitions and to gauge the actual response of the desired phase.
Additionally, it has also been shown how the overlapping Curie transitions of the phases affect the hysteretic signature of the alloys undergoing magnetostructural transformation. This study is addressed through the emerging Temperature first-order reversal curves (TFORC) method for the study of magnetocaloric materials, using again Heusler alloys as a model case. This part combines experimental results with results from the modelling of the thermomagnetic behavior of the material. This has enabled a direct correlation between the characteristics of the thermomagnetic behavior of the alloys and the features of the TFORC distributions.
Finally, the emerging topic of using polymer-based composites for the 3D printing of functional parts is addressed. Here, the main existing problem lies in the fabrication of uniform composite materials that allow the 3D printing of parts with predictable and repeatable functionality without relying on industrial techniques. A novel manufacturing method of polymer-based filaments containing functional fillers is proposed. Soft-magnetic steel particles have been used to manufacture polymer-based magnetic composites as proof of concept of the validity of the method. Once validated, the method is used to manufacture polymer-based magnetocaloric composites for additive manufacturing. The relatively simple method provides highly homogeneous filaments that preserve the magnetic functionality of the fillers. However, the property of the polymeric matrix is significantly affected by the addition of the metallic fillers, which has an important influence on the processability parameters both for the extrusion and printing.
2022-10-20T11:23:49Z
2022-10-20T11:23:49Z
2022-07-04
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Mecanismos de deformación plástica a alta temperatura de policristales del sistema ZrO2-Y2O3
Bravo León, Alfonso
Jiménez Melendo, Manuel
Domínguez Rodríguez, Arturo
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Materiales cerámicos
2014-11-27T12:04:44Z
2014-11-27T12:04:44Z
1995
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Semiconductores amorfos : modelos de estructura atómica de las aleaciones GEo.20 AS0.40 SE 0.40. y GE 0.30 AS0.20SE 0.50
Rosa Fox, Nicolás de la
Esquivias Fedriani, Luis María
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Semiconductores amorfos
La distribución del trabajo presentado podemos resumirla como sigue: En el Capítulo 2, introducimos las distintas técnicas experimentales y métodos de cálculo, para centrarnos en los utilizados en nuestro caso, detallando la difracción de rayos -X por materiales amorfos y su posterior interpretación para después detallar la aplicación del método de MonteCarlo en la creación de modelos de estructura amorfa, con las distintas modificaciones realizadas. En el Capítulo 3, describimos detalladamente el método experimental seguido desde, la fabricación de las muestras hasta la corrección de las intensidades medidas experimentalmente, así como la reducción de datos para la obtención de una función de distribución radial (RDF) de las aleaciones amorfas Ge0.20As0.40Se0.40 y Ge0.30As0.20Se0.50, proponiendo un orden de corto alcance. Finalmente en el Capítulo 5 se desarrolla el proceso seguido en la construcción de modelos tridimensionales consistentes con los resultados experimentales. La descripción de sus parámetros estructurales medios, nos ha permitido obtener conclusiones tipológicas tanto en lo referente a las analogías como a las diferencias que presentan ambos compuestos, es decir, efectos, empaquetamiento, orden de medio alcance, fases separadas, continuidad en las condiciones de contorno, etc., y a continuación se exponen las conclusiones generales del trabajo. En los apéndices aparecen tabulados los resultados experimentales, tanto de las intensidades de difracción y funciones de distribución radial como el listado de las coordenadas de los modelos analizados.|
2015-04-16T09:23:10Z
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1985
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Microestructura y propiedades mecánicas a alta temperatura de materiales cerámicos eutécticos crecidos por solidificación direccional
Pinto Gómez, Alonso Ramón
Ramírez de Arellano López, Antonio
Martínez Fernández, Julián
Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Materiales cerámicos
Estructura
|Propiedades
Esta memoria consta de tres partes. El primer bloque se centra en una descripción-contextualización de los materiales y las técnicas empleados para nuestros estudios y engloba los capítulos 2 y 3. ... En el capítulo 2, se han introducido de manera general los sistemas eutécticos. Tras esta introducción se ha realizado una descripción detallada de la naturaleza microestructural de los sistemas DSE (del inglés Directionally Solidified Eutectic) analizando las características microestructurales de estos sistemas y su correlación con los distintos parámetros que intervienen en su síntesis: temperatura, velocidad de crecimiento, concentración etc. Además, se han presentado algunos procedimientos de fabricación por solidificación direccional, centrándonos en la descripción del proceso de fabricación empleado en nuestros materiales, calentamiento zonal flotante con láser, LHFZ (del inglés, Laser Heated Float Zone), en los distintos laboratorios que nos han proporcionado el material que hemos estudiado, concluyendo este capítulo con una clasificación y descripción de la nomenclatura empleada para la identificación de nuestros materiales atendiendo a las distintas características y variables que intervienen en su procesado y que como se verá, determinarán las distintas propiedades de los mismos.El capítulo 3 comienza con una descripción de los distintos antecedentes mecánicos de nuestros sistemas existente en la bibliografía como contextualización para la descripción de los procesos mecánicos de deformación plástica a alta temperatura estudiados. Así mismo, este capítulo ha servido para introducir de manera general distintos modelos de deformación plástica empleado para la descripción de numerosos sistemas reales dependiendo de la naturaleza del proceso de deformación y dentro de los cuales trataremos de enmarcar a nuestros materiales en la medida de lo posible.El segundo bloque se centra en la descripción de las distintas técnicas experimentales empleadas para la caracterización de nuestros sistemas y los resultados obtenidos a partir de éstas. En concreto, el capítulo 4 se encuentra dividido en dos partes que engloban las técnicas de caracterización destinadas al análisis de las propiedades mecánicas, por un lado, compuestas por los ensayos de deformación a alta temperatura a carga o velocidad de deformación constante, y microestructurales por otro, centradas en las distintas técnicas de microscopía utilizadas en este estudio. Los resultados se presentan agrupados de acuerdo a su naturaleza mecánica (capítulo 6) o microestructural (capítulos 5 y 7). La división realizada al mostrar los resultados de los estudios microestructurales de nuestros sistemas obedecen a razones cronológicas ya que el capítulo 5 se ha centrado en el estudio de los materiales y la caracterización previa a los procesos de deformación mientras que el capítulo 7 se dedica a los resultados del estudio microestructural de los sistemas tras someterse a los distintos tratamientos termomecánicos.El tercer y último bloque lo componen los dos capítulos que cierran esta tesis. En el capítulo 8, realizamos una discusión empleando una visión crítica de todos los resultados mecánicos y microestructurales de los capítulos precedentes. Así mismo, presentamos dos modelos para los procesos de deformación plástica a alta temperatura que explican el comportamiento de nuestros materiales y que podrían extenderse a sistemas con una naturaleza similar. Finalmente he querido cerrar este trabajo con un último capítulo a modo de conclusión con el fin de englobar y resumir los resultados de forma general y plantear algunas de las líneas abiertas a partir de él.
2014-11-27T12:04:00Z
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2007
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Influencia del tratamiento térmico sobre propiedades del T.G.S. dopado con L-alanina
Jiménez-Morales, Francisco de Paula
Cerro González, Jaime A. del
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Física
Física del estado sólido
Termodinámica
Cambio de fase
Dieléctricos
Antes de comenzar a desarrollar la memoria del trabajo vamos a recordar algunos conceptos que nos parecen básicos para su comprensión.
Usualmente los cristales se clasifican de acuerdo con su estructura geométrica en 7 sistemas, triclínico, monoclínico, ortorrómbico, tetragonal, trigonal, hexagonal y cúbico. Estos 7 sistemas se subdividen en 32 grupos puntuales según la simetría que poseen manteniendo un punto fijo. De los 32 grupos puntuales hay 11 que poseen centro de simetría y por ello no se polarizan cuando se les somete a tensión mecánica uniforme. Los 21 grupos restantes no son centrosimétricos y todos ellos, menos uno, se polarizan cuando se les somete a tensión mecánica. Esta propiedad recibe el nombre de piezoelectricidad y fue descubierta por J. Curie y P. Curie en 1880.
Un subgrupo de los cristales piezoeléctricos lo forman los piroeléctricos. Un cristal pieroeléctrico posee una polarización espontánea sin necesidad de aplicar un campo externo. Al calentar tales cristales se forman cargas eléctricas en la superficie como resultado de una variación en la polarización. Brewster en 1824 fue quien inicialmente denominó a este fenómeno piroelectricidad. La piroelectricidad como la piezoelectricidad vienen determinadas únicamente por la simetría del cristal.
Dentro del grupo de los cristales piroeléctricos se tiene un subgrupo formado por aquellos cristales que además de tener una polarización espontánea presentan la propiedad adicional de que dicha polarización puede ser invertida aplicando un campo eléctrico adecuado. Estos cristales se denominan ferroeléctricos. La ferroelectricidad fue descubierta por Valasek en 1920 estudiando la sal de Rochelle. Los ferroeléctrico presentan ciclos de histéresis entre la polarización y el campo eléctrico de modo análogo a lo que ocurre entre la imanación y el campo magnético en los feromagnéticos, propiedad que no se puede predecir simplemente de la estructura geométrica del cristal. Estos cristales presentan transiciones de fases estructurales a cierta temperatura denominada temperatura de Curie por encima de la cual el comportamiento ferroeléctrico desaparece. La transición ferroeléctrica se caracteriza porque la constante dieléctrica alcanza valores muy altos cuando nos aproximamos a la temperatura crítica.
Entre los cristales ferroeléctricos típicos se encuentran la sal de Rochelle (tartrato de sodio y potasio), el KDP (KH2PO4), el BaTIO3 y el sulfato de triglicina (TGS).
El comportamiento ferroelectrico del TGS fue descubierto por Matthias, Miller y Remeika en 1956 y desde entonces el número de trabajos sobre el TGS y la familia de compuestos derivados (Selenato, Fluorberilato) ha sido constante. El interés en el TGS se debe a diversos factores:
1. Facilidad de preparación a partir de disoluciones acuosas.
2. Posee un coeficiente piroeléctrico, constante dieléctrica y calor específico que lo hacen inigualable como detector piroeléctrico.
3. Es uno de los pocos cristales ferroeléctricos que presentan una transición de fase de segundo orden lo que ofrece posibilidades para el estudio de los fenómenos críticos.
En el TGS se encuentra uno de los mejores ejemplos de estabilización de la polarización espontánea del cristal por impurezas. En 1972 Lock encontró que al crecer cristales de TGS con pequeñas cantidades de L-alanina se provocaba un efecto equivalente a la aplicación de un campo eléctrico externo sobre el cristal. El ciclo de histéresis de tales cristales se encuentra desplazado respecto del eje del campo de manera que a campo nuño solo hay un único valor estable de la polarización. Los cristales de TGS con alanina (en su forma levógira L-alanina o dextrógira D-alanina) se encuentran permanentemente polarizados.
Las impurezas y defectos presentes en el cristal influyen en la estructura y dinámica de los dominios ferroeléctricos lo que a su vez provoca alteraciones en el comportamiento de las propiedades macroscópicas del cristal. Macroscópicamente esta interacción entre las impurezas y el cristal viene dada en términos del campo interno que la impureza genera. La investigación de los mecanismos mediante los que se forma dicho campo y su estabilidad es un problema actual.
Por sus propiedades físicas el TGS dopado con alanina se presenta como uno de los mejores sistemas para el estudio de la interacción entre los defectos y los dominios. Nuestro propósito es estudiar las propiedades macroscópicas de cristales de TGS con alanina y s dependencia con el campo interno.
Puesto que las condiciones de crecimiento influyen de modo importante en la manera en que se incorpora el dopante a la red del cristal un completo estudio de las propiedades del cristal no puede hacerse sin un conocimiento sobre las condiciones y el método de crecimiento del cristal. Por esto hemos crecido nuestros propios cristales. La principal técnica experimental utilizada ha sido la calorimetría de flujo que desde varios años se viene aplicando en nuestro Departamento al estudio de diversos problemas y en particular al estudio de los cristales ferroeléctricos con y sin campo eléctrico aplicado.
CONCLUSIONES
1. Se presenta un nuevo dispositivo para el crecimiento de cristales en disolución, basado en el método del disco rotante y en el que se han introducido las siguientes modificaciones:
a) Movimiento vertical de la semilla junto con un movimiento de rotación en ambos sentidos.
b) Eliminación de los gradientes verticales de temperatura y alta estabilidad en su regulación.
2. Se han crecido en este dispositivo unos 20 cristales de TGS dopados con diferentes proporciones de L-alanina con diferentes hábitos de crecimiento. Se ha demostrado que el responsable del diferente hábito de crecimiento es el estado de polarización del germen.
3. Se realiza un estudio estático de la estructura de dominios en los cristales de LATGS mediante ataque químico de la superficie perpendicular al eje ferroeléctrico. Las muestras de mayor contenido en alanina presentan claras diferencias entre el extremo positivo y negativo de la polarización. La cara positiva es una superficie suave en la que aparecen alineaciones de pequeños dominios elípticos negativos. La cara negativa se presenta como una zona empedrada y más irregular a medida que aumenta el contenido en alanina de la muestra.
4. Se ha medido la deformación de los cristales de LATGS de modo dinámico en distintas condiciones (muestras en estado virgen, rejuvenecidas, cortocircuítadas y polarizadas) con un sistema Perkin-Elmer TMS-2. Se encuentra en los procesos de enfriamiento y la curva de la dilatación presenta una transición picuda a una temperatura determinada mientras que en los calentamientos la transición se extiende en un intervalo de temperaturas. Este intervalo depende de la velocidad del proceso de calentamiento. Además se tiene que el salto del coeficiente de dilatación, para la temperatura crítica, es menor en los procesos de calentamiento que en los enfriamientos.
5. Se ha medido la constante dieléctrica con un campo aplicado de 1V y una frecuencia de 1KHz encontrándose que el valor del máximo de la constante dieléctrica disminuye con el contenido en alanina de las muestras y que la inversa de la constante dieléctrica presenta un comportamiento lineal con T-To tanto en la zona ferroeléctrica como en la paraeléctrica. El cociente entre ambas pendientes es mayor que el valor teórico de 2, lo que se asocia con un efecto de anclado de dominios en la zona ferroeléctrica.
6. A partir de las medidas del ciclo de histéresis se han obtenido el campo Bias, el campo coercitivo y la polarización. De las medidas del campo Bias en distintas zonas de un mismo cristal se deduce que la alanina no se distribuye de manera uniforme en el cristal. En las medidas en régimen dinámico se encuentra que el campo Bias se hace nulo en las proximidades de la temperatura crítica mientras que el campo coercitivo aumenta su valor hasta un valor constante.
7. Se ha construido una célula para las medidas del coeficiente piroeléctrico (p) de manera dinámica. Se ha medido p en tres muestras por un método dinámico y otro calorimétrico. La temperatura a la que aparece el máximo del coeficiente piroeléctrico se encuentra desplazada. 7K entre la curva calentando y enfriando. En las medidas calorimétricas de p se presenta una manera alternativa de obtener el campo interno que actúa en el cristal calculando el valor del campo que hace nulo a p.
8. Se ha medido el calor específico (C) con y sin campo eléctrico externo aplicado en tres muestras calentando y enfriando, con un sistema experimental basado en la calorimetría de flujo. Al igual que en las otras medidas realizadas, a excepción de la conductividad térmica, se encuentran fenómenos de histéresis térmica. Los valores de C obtenidos calentando corresponden a una situación de equilibrio y C no muestra procesos de relajación. Por el contrario en los procesos de enfriamiento se encuentra que manteniendo la temperatura constante el calor específico presenta una relajación de tipo exponencial.
9. el salto del calor específico en la transición depende del ritmo de descenso de temperatura en los procesos de enfriamiento mientras que en los procesos de calentamiento el salto tiene un valor constante. Se encuentra que el campo interno que actúa en el cristal en el calentamiento es superior al valor que se obtiene en el enfriamiento.
10. Los resultados obtenidos de las diversas medidas se interpretan considerando que el campo interno que actúa en el cristal tiene dos contribuciones: una que depende del contenido en alanina de la muestra y otra que depende de la cinética de los dominios y de su interacción con los defectos presentes en el cristal.
2018-05-28T12:15:42Z
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1987-07-10
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Cristalización de aleaciones FeCoNbB(Cu) : Microestructura y propiedades magnéticas
Blázquez Gámez, Javier Sebastián
Conde Amiano, Alejandro
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Materiales compuestos
Propiedades magnéticas
Materiales nanocristalinos
Aleaciones
Premio Extraordinario de Doctorado US
2014-11-27T11:45:24Z
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2002
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Optimización de sistemas de suministro de energía y de su impacto ambiental mediante métodos heurísticos
González Monroy, Luis Ignacio
Córdoba Zurita, Antonio
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Tesis antigua
2019-09-16T09:36:52Z
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1999-06-30
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Fabricación y propiedades de conductores protónicos de alta temperatura memoria
López Robledo, Manuel Jesús
Martínez Fernández, Julián
Ramírez de Arellano López, Antonio
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Superconductividad a alta temperatura
2014-11-27T12:04:43Z
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2006
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Modelos estructurales y propiedades mecánicas de aerogeles híbridos
Morales Flórez, Víctor
Rosa Fox, Nicolás de la
Esquivias Fedriani, Luis María
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Resistencia de los materiales
Nanoestructuras
Materiales
Materiales
Propiedades
Sílice
El trabajo que se presenta a continuación se enmarca en el campo de la Ciencia de los Materiales. Tratamos de aportar un poco más de luz al conocimiento de las propiedades y de la estructura de los materiales, desde los puntos de vista experimental y teórico. Por un lado, el estudio de las propiedades se aborda con diversas técnicas de análisis experimental, mientras que el estudio estructural, esto es, tratar de alcanzar una descripción de la disposición espacial de la materia que los forma, se aborda tanto desde un punto de vista teórico como experimental.
2014-11-27T12:04:44Z
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2007
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Propiedades mecánicas a bajas y altas temperaturas del óxido de erbio
Mamani Calcina, Elmer Antonio
Jiménez Melendo, Manuel
Silva Vela, Alejandro
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Óxido de erbio
microestructura
propiedades mecánicas
microdureza
fluencia
erbium oxide
microstructure
mechanical properties
microhardness
creep
Se han investigado las propiedades mecánicas del óxido de erbio (Er2O3) a temperatura ambiente y a altas temperaturas; existe un número muy escaso de estudios relativos al comportamiento mecánico de la erbia a bajas temperaturas, y ninguno a temperaturas elevadas. Para ello, se han preparado muestras sinterizadas a partir de polvo comercial de Er2O3 con una pureza del 99.9%. Tras la molienda y compactación del polvo, se sinterizó a 1500 °C en aire durante 10 h, obteniendo una densidad relativa del 95%. Las observaciones microestructurales muestran una distribución de granos equiaxiada y muy fina, con un tamaño de grano medio de 0.25 m. Se han realizado ensayos de calorimetría diferencial de barrido y de termogravimetría sobre el compuesto sinterizado para determinar su estabilidad térmica y estructural desde temperatura ambiente hasta 1400 °C bajo diferentes ambientes (oxidante, inerte y reductor). Se han realizado ensayos mecánicos a temperatura ambiente para determinar su microdureza Vickers y Bercovich, tenacidad a la fractura y módulo de Young. Las propiedades mecánicas a alta temperatura se han determinado por ensayos de compresión a velocidad de deformación constante (1.7x10-5 s-1 y 3.3x10-5 s-1) a temperaturas entre 1200 y 1300 °C. En este intervalo de solicitación se ha observado una transición frágil-dúctil. En el régimen de ductilidad se han determinado el exponente de tensión y la energía de activación de fluencia, que caracterizan el mecanismo de deformación plástica. Finalmente se han realizado simulaciones por el método de elementos finitos del comportamiento en fluencia del compuesto, que se han comparado con los resultados experimentales. Las distintas propiedades medidas del óxido de erbio se han comparado con las de otros materiales mediante los diagramas de Ashby.
The mechanical properties of erbium oxide (Er2O3) have been investigated at room and high temperatures; at present, there are no studies that address the creep behavior of erbia at elevated temperatures, and the studies at low temperatures are very scarce. To this end, sintered samples have been prepared from commercial Er2O3 powder with a purity of 99.9%. After grinding and compacting the powder, it was sintered at 1500 ° C in air for 10 h, obtaining a relative density of 95%. Microstructural observations show a very fine and equiaxed grain distribution, with a mean grain size of 0.25 μm. Differential scanning calorimetry and thermogravimetry tests have been carried out on the sintered compound to determine its thermal and structural stability from room temperature up to 1400 °C under different environments (oxidizing, inert and reducing atmospheres). Mechanical tests have been carried out at room temperature to determine the Vickers and Bercovich microhardness, fracture toughness and Young's modulus. The high temperature mechanical properties have been determined by compressive tests at constant strain rate (1.7x10-5 s-1 and 3.3 x10-5 s-1) at temperatures between 1200 and 1300 °C. In these experimental conditions, a brittle-to-ductile transition has been observed. In the ductile regime, the stress exponent and the creep activation energy have been measured, which characterize the plastic deformation mechanism. Finally, finite element simulations of the creep behavior have been carried and compared with the experimental results. The various measured properties of erbium oxide have been compared with those of other materials using Ashby diagrams.
2022-05-17T09:40:22Z
2022-05-17T09:40:22Z
2021-11-12
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Orden y desorden de defectos puntuales y su influencia en las propiedades mecánicas del sistema Y2O3-ZrO2
Gallardo López, Ángela María
Domínguez Rodríguez, Arturo
Martínez Fernández, Julián
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Física
Física del estado sólido
Propiedades mecánicas de los sólidos
Imperfecciones
Estructura cristalina
La Ciencia de los Materiales ayuda a completar el ciclo que comienza con la necesidad de encontrar materiales que cumplan unos determinados requisitos, y mediante la caracterización e investigación de los ya existentes logra diseñar otros “hechos a medida” para funcionar en distintas situaciones. Esta ciencia está desarrollándose enormemente en las últimas décadas, y en particular, las cerámicas termomecánicas han sido y siguen siendo objeto de innumerables estudios.
Las propiedades físicas o químicas de los sólidos están íntimamente ligadas con su microestructura, y en particular, las propiedades mecánicas también. Conociendo los mecanismos microscópicos podemos llegar a predecir comportamientos macroscópicos, que es lo que buscamos. Es importante realizar pruebas y ensayos para determinar el comportamiento de un material en particular, pero es igualmente interesante averiguar el por qué. Sólo así podremos llegar a predecir estos comportamientos y ser capaces de “crear” nuevos materiales.
Dentro de la Ciencia de Materiales, el estudio de las propiedades mecánicas de los sólidos surge como respuesta a la demanda de materiales que funcionen normalmente en condiciones extremas, para lo cual deben presentar unas propiedades excepcionales. ¿Cuáles son las propiedades exigidas? Depende, por supuesto de la aplicación que se trate. En algunos casos, se necesitan materiales resistentes al desgaste o a la fricción, materiales que soporten gran cantidad de carga, que no se deformen, materiales que resistan la fatiga, el impacto, en fin… cada aplicación exigirá unas propiedades mecánicas determinadas.
Nosotros estamos especialmente interesados por las aplicaciones estructurales, que precisan de materiales que resistan a la aplicación de tensión o carga sin fracturarse. En algunos casos será deseable que la deformación sea mínima, en otros, se esperará lo contrario. Pro siempre se intenta huir de los materiales frágiles, con fractura catastrófica, bien podemos imaginar por qué.
En este contexto son importantes conceptos tales como elasticidad, plasticidad o fractura, y datos muy importantes los límites que separan estas regiones entre sí. Nuestro interés se centra en el estudio de la deformación plástica de sólidos, es decir, la deformación permanente que ocurre una vez superado el límite elástico, al llegar al límite plástico y antes, por supuesto, de que se produzca la fractura.
Seguidamente añadiremos un factor de dificultad, un nuevo parámetro a tener en cuenta: la temperatura. Sin duda, existen infinidad de aplicaciones estructurales a temperatura ambiente, pero también hay otras en las que se requiere que el material trabaje a cierta temperatura, en algunos casos muy elevada. Por ejemplo, en los rotores, motores de algunas máquinas, turbinas de gas, cubiertas de aviones, de cohetes espaciales… etc. ¿Qué ocurre entonces? Las exigencias se vuelven más y más difíciles de cumplir. Ahora no basta con que el material sea resistente. También debe serlo a alta temperatura. Y surge la necesidad de nuevas propiedades_ baja conductividad térmica, resistencia al choque térmico, a la oxidación, estabilidad química, alto punto de fusión.
¿Y qué materiales pueden trabajar y exhibir todas estas buenas cualidades estructurales en condiciones tan extrema? Porque a temperatura ambiente estaba bastante claro que los metales eran los reyes, pero su bajo punto de fusión los hace menos atrayentes. Se comienzan a barajar materiales que resistan bien al calor, y echando un vistazo hacia el pasado uno se topa inevitablemente con las cerámicas, usadas desde el antiguo en aplicaciones a cierta temperatura: calentar alimentos, cocinar… y abundantes en la corteza terrestre. Sin embargo las cerámicas tradicionales tienen también el gran inconveniente del que se venía huyendo: la fragilidad. Este escollo será salvado en parte por una nueva generación: las llamadas cerámicas avanzadas, que mejoran las buenas cualidades de las cerámicas tradicionales (estabilidad, resistencia al calor, carácter aislante…), y las combinan con unas propiedades mecánicas muy interesantes: gran resistencia a la deformación al ser sometidas a cargas importantes, gran resistencia a la fractura, o una notable ductilidad (superplasticidad). Los materiales que exhiben alguna de estas características a alta temperatura (≥Tfusión/2) se denominan cerámicas termomecánicas o estructurales, y la circonia itriada pertenece a este grupo.
Citaremos algunos ejemplos de cerámicas avanzadas con propiedades singulares, como los óxidos puros cerámicos, utilizados como componentes eléctricos o refractorios (en este apartado se incluye la circonia), combustibles nucleares (basados en el dióxido de uranio), cerámicas electro-ópticas, cerámicas magnéticas (constituyen la base de las unidades de memoria de algunos ordenadores), los monocristales con aplicación en la joyería como sustitutos de piedras naturales semipreciosas o preciosas, rubíes, granates, zafiros…, las biocerámicas (alúminas, hidroxiapatita), que se emplean para prótesis, reemplazando a huesos, etc…, o las cerámicas superconductoras de alta temperatura.
Como resultado, la industria de la cerámica ha adquirido una gran importancia a nivel mundial ya que además es básica para el funcionamiento de otras, como la metalúrgica que necesita de materiales refractarios y de instrumentos de corte y mecanizado de sus piezas.
Este trabajo se divide en tres partes fundamentales:
La primera es una presentación de la circonia itriada.
El Capítulo 2 se centra en el material escogido, la circonia itriada y en sus antecedentes. En él se desvela el interés que posee el estudio de este compuesto en particular y se revisan sus propiedades físicas, tomando como punto de partida las investigaciones llevadas a cabo por distintos autores.
El Capítulo 3, recoge los antecedentes de la deformación plástica de la circonia itriada completamente estabilizada. Esto nos mostrará en que fase de la investigación nos encontramos actualmente, y cuáles son los capítulos oscuros o inexplorados en cuanto a microestructura y propiedades mecánicas (plasticidad) se refiere.
En la segunda se detalla el trabajo realizado con este material, es decir, se centra en el estudio experimental de sus propiedades mecánicas a alta temperatura, mediante ensayos mecánicos y análisis microestructural.
El Capítulo 4 describe las técnicas experimentales utilizadas durante la investigación. Por un lado, los ensayos mecánicos y por otro las técnicas de análisis microestructural. Estas últimas han sido de gran importancia para explicar el comportamiento inusual y aparentemente inexplicable en el material estudiado.
En el Capítulo 5 se muestran los resultados experimentales obtenidos. De nuevo se divide este capítulo en dos partes, una referida a los parámetros macroscópicos y otra a la microestructura. De los distintos tipos de ensayos mecánicos realizados obtenemos distintos parámetros macroscópicos. Cabe destacar por su interés el efecto que producen sobre las propiedades mecánicas del material los reconocidos en atmósfera reductora. Del análisis microestructural podemos extraer información sobre los mecanismos microscópicos de deformación: la subestructura de dislocaciones (mediante microscopía electrónica de transmisión) y los defectos que interaccionan con ellas.
Especial atención merece la aparición de un ordenamiento de la estructura cristalina fluorita que evidencia la transición hasta una superestructura no detectada con anterioridad. Por ello, se ha dedicado un capítulo, el Capítulo 6, a la revisión de las fases del sistema YSCZ en el rango de concentración de itria de nuestro estudio.
Finalmente se discuten e interpretan los resultados obtenidos y se sacan las conclusiones pertinentes.
El Capítulo 7 recoge la discusión general e interpretación de los resultados anteriores, mientras que el capítulo final, el Capítulo 8 expone un resumen de las conclusiones de este trabajo y propone líneas futuras de investigación.
2018-05-23T11:07:26Z
2018-05-23T11:07:26Z
1995-09-14
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https://idus.us.es/handle//11441/75007
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Materiales biomiméticos de base carbono para electrodos en sistemas de almacenamiento de energía
Gutiérrez Pardo, Antonio Anselmo
Ramírez Rico, Joaquín
Martínez Fernández, Julián
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Caracterización de carbones
Preparación y caracterización de materiales inorgánicos
Dispositivos de almacenamiento
En este trabajo se demuestra la posibilidad de inducir cristalinidad en materiales carbonosos obtenidos mediante pirólisis de precursores celulósicos naturales, utilizando un metal de transición como catalizador para producir grafitización in situ durante el proceso de pirólisis. En ausencia de catalizador se obtienen carbones duros o isotrópicos por este procedimiento.
Las maderas precursoras se han impregnado con disoluciones que contienen hierro o níquel previamente al proceso de pirólisis, obteniendo materiales monolíticos grafíticos que combinan las propiedades del carbón obtenido mediante pirólisis, como un gran volumen de poros, porosidad abierta e interconectada y elevadas áreas superficiales, con las propiedades del grafito, como un alto grado de cristalinidad y una elevada conductividad eléctrica.
El aumento en la cristalinidad y el orden estructural de los materiales obtenidos ha sido demostrado mediante microscopía electrónica, difracción de rayos X y espectroscopía Raman, e indirectamente mediante el incremento de la conductividad eléctrica. Curvas isotermas tipo IV características de materiales mesoporosos se han obtenido para carbones tratados, así como un incremento de hasta dos órdenes de magnitud en las áreas superficiales BET obtenidas respecto a carbones sin tratar.
Tras la caracterización exhaustiva de los materiales obtenidos, se ha evaluado su comportamiento como electrodos en sistemas de almacenamiento de energía, obteniendo en carbones tratados elevadas capacitancias en electrolitos acuosos, alcanzando valores en voltametría cíclica superiores a 100 F · g-1 y una excelente estabilidad cíclica de los electrodos sin reducción de la capacitancia inicial tras 1000 ciclos en voltametría. Estos valores se encuentran próximos a los que presentan los supercondensadores comerciales actualmente. El material presenta una estructura porosa monolítica en la que toda la masa es activa y no necesita aditivos para su empleo en dispositivos.
Además, estos esqueletos de carbón pueden ser empleados como andamio para depositar en ellos una fase secundaria que proporcione funcionalidad adicional. Se han depositado diferentes óxidos metálicos (SnO2, Nb2O5 y Fe3O4) sobre los carbones, tratados y sin tratar, mediante deposición química en fase vapor (CVD), obteniendo materiales híbridos en los que se ha conseguido mejorar el comportamiento electroquímico de los mismos.
El objetivo de la tesis es el desarrollo de un material de carbón poroso monolítico que presente alta cristalinidad, elevada área superficial y una buena conductividad eléctrica, para almacenar energía mediante un mecanismo de doble capa electrostática. Además, debido a la posibilidad de depositar una segunda fase sobre esta estructura porosa, se han obtenido materiales híbridos que pueden almacenar energía mediante dos principios de almacenamiento, electrostático y farádico, contribuyendo ambos a la capacitancia total del material.
2017-12-21T18:19:32Z
2017-12-21T18:19:32Z
2014-11-20
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https://idus.us.es/handle/11441/67964
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Fabricación y propiedades mecánicas de nuevos materiales a base de alúmina reforzados con fibras de alúmina.
Tamura, Yoshihiro
Moshtaghion, Bibi Malmal
Zapata Solvas, Eugenio
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Este trabajo de investigación se enmarca dentro de la ambiciosa línea de investigación de nuevos materiales cerámicos compuestos con aplicaciones tecnológicas. El objetivo ha consistido en la fabricación de un material cerámico compuesto de forma reproducible mediante la técnica de sinterización por chispa de plasma, y su posterior caracterización mecánica y microestructural ante esfuerzos mecánicos a temperatura ambiente y a altas temperaturas. El material objetivo de esta memoria ha sido un material compuesto basado en alúmina policristalina reforzada con fibras de alúmina.
Dos ideas leit-motivs han precedido a esta elección: la alúmina es, junto con la circonia itriada y la magnesia, el material cerámico por excelencia en el mundo tecnológico actual. Como es bien sabido, el mercado es eminentemente conservador y sólo tras muchas pruebas acepta reemplazar un material que ha resultado exitoso con creces. Parece una buena idea intentar mejorar la alúmina con fibras de alúmina igualmente. Es evidente que muchas propiedades positivas de la alúmina van a permanecer inalteradas y a priori es plausible pensar que las propiedades mecánicas pueden resultar mejoradas. En particular, la alúmina es de suyo un material con una resistencia a la oxidación y a la corrosión que obviamente van a quedar incólumes.
Por otra parte, el estudio de la resistencia a la fractura y de la plasticidad a altas temperaturas es a primera vista un objetivo atractivo: no se ve afectado por la formación de terceras fases, fases vítreas o reacción en las fronteras de grano. Es desde el punto de vista teórico, un problema de redistribución de tensiones en el interior del material, que altera el posible deslizamiento de las fronteras de grano durante la solicitación mecánica.
En esta memoria se describen, en primer lugar, las condiciones de optimización del sinterizado mediante chispa de plasma de policristales de alúmina. Con posterioridad se reportan las condiciones para la fabricación de composites reforzados de alúmina en forma reproducible.
En los siguientes capítulos se estudian las propiedades de fractura a temperatura ambiente y plasticidad a altas temperaturas, procediendo a la modelización de ambos fenómenos.
Los resultados prueban que estos composites son muy ventajosos tanto a altas como a bajas temperaturas y son una alternativa viable y poco costosa para reemplazar sistemas compuestos más exóticos, más costosos (como los basados en nanotubos de carbono o grafeno) pero con escasa reproducibilidad.
2019-02-07T07:27:25Z
2019-02-07T07:27:25Z
2019-01-18
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Análisis de Fourier y estudio paramétrico de la función ventricular izquierda por radioventriculografía en equilibrio
Herrador Córdoba, Miguel
Córdoba Zurita, Antonio
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Matemáticas
Estadística
Física médica
Ciencias de la vida
Análisis de datos
Biofísica
La diástole ventricular izquierda representa en la ejecución de la función cardíaca global, un papel cuyo conocimiento continúa desarrollándose en la actualidad. Una relación anormal de las paredes ventriculares puede afectar muy significativamente al desarrollo de la propia función del ventrículo y en una gran variedad de estados patológicos se aprecian alteraciones diastólicas segmentarias.
Algunas de estas alteraciones se consideran típicas de determinados procesos patológicos, y además está claramente admitida la probabilidad de que ciertas patologías cardíacas, en las que resulta finalmente alterada la función ventricular izquierda, presentan anomalías diastólicas antes de que exista una variación detectable en la realización de la sístole.
En base a ello resulta comprensible el enorme interés que ha suscitado, sobre todo a lo largo de la década actual, la profundización en el conocimiento de la diástole ventricular izquierda, abordándose el problema desde el punto de vista de distintas disciplinas del campo médico en particular y científico en general.
Destacamos aquellas metodologías que llevan a la definición y medición de parámetros cuantitativos que permiten la obtención de patrones claros de normalidad o patología en la propia función ventricular.
Por otra parte las diferentes técnicas desarrolladas en la actualidad para el estudio del enfermo cardiológico no presentan todas el mismo grado de riesgo para el paciente ni son igualmente cruentas para el mismo. Incluso en algunas de ellas resulta necesario evaluar también el riesgo del médico y del resto del personal operador. Además el aumento del número de datos extraíbles en la exploración y/o de la fiabilidad de los mismos suele venir acompañado en muchos casos de un incremento importante del riesgo.
Resulta evidente entonces, el interés que puede tener optimizar la obtención, análisis e interpretación de datos en aquellas técnicas menos cruentas y de menor riesgo para el enfermo.
Las técnicas utilizadas en Medicina Nuclear, y más concretamente los estudios realizados en reposo mediante control de adquisición electrocardiaco, presentan amplias posibilidades en este sentido por:
- Son técnicas incruentas y de poco riesgo.
- Los datos obtenidos son cuantitativos o perfectamente cuantificables.
- La representación frente al tiempo de los contajes efectuados proporciona curvas actividad-tiempo, TAC, que muestran la evolución volumétrica del fluido sanguíneo en el interior de la cavidad. Vaciado y llenado ventriculares.
- El análisis de estas representaciones no se realiza de manera completa en los softwares convencionales, que tradicionalmente solo suministran la máxima pendiente de vaciado ventricular y la fracción de eyección, parámetros obtenidos sin previo ajuste de la función.
Estos parámetros, aunque de un claro valor diagnóstico, se limitan al vaciado ventricular con lo que aparte de llenado ventricular, que representa la diástole, no es aprovechada no solo de cerca a completar el estudio funcional del ventrículo izquierdo sino tampoco de cara a sus posibilidades predictivas ya comentadas al comienzo.
En la década presente varios autores se han interesado en el tema, definiendo parámetros de distensibilidad ventricular análogos a los de contractilidad. Destaca la pendiente máxima de llenado (peak filling rate) que ha sido estudiada no sólo en la mayoría de las patologías cardíacas y vasculares, sino que también se ha investigado su comportamiento frente a intervenciones farmacológicas y quirúrgicas.
En otro orden de cosas, los avances conseguidos, como ocurre además en otros muchos campos de la Medicina, no hubieran sido posibles sin la presencia de los Físicos en lso Servicios de Medicina Nuclear. Su colaboración científica queda más que demostrada repasando las listas de autores de gran número de trabajos publicados en revistas de reconocido prestigio.
En general, la labor del Físico en Medicina Nuclear, además de su importante participación en la actividad científica del Servicio, descansa fundamentalmente en su decisiva y sistemática colaboración en la optimización de la calidad y seguridad del trabajo, que día a día se realiza.
Su participación, desde el diseño de la instalación hasta la planificación de simulacros, pasando por la formación continuada del personal del Servicio, permite conseguir y mantener niveles de seguridad adecuados.
Su colaboración en la adquisición de nuevos equipos, puesta en marcha de nuevas técnicas de exploración y tratamiento, informática, calibración y metrología en general, posibilita la consecución de altos niveles de calidad.
Así ha sido reconocido por Organismos Nacionales e Internacionales, para los cuales el número de Físicos presentes en un Servicio de Medicina Nuclear es un parámetro muy significativo de su nivel, y en todos los países en los que la Física Médica es una especialidad institucionalizada, la formación de los futuros Físicos de Hospital comprende el área de Medicina Nuclear.
Puede decirse que este trabajo es, al menos en parte, fruto de la dedicación del Doctorando a la Medicina Nuclear. En él realizamos un abanico de ajustes matemáticos de las curvas TAC y definimos nuevos parámetros, así como los métodos de cálculo de los mismos y de los ya tradicionales.
Con dichos parámetros cubrimos el estudio cuantitativo de la función ventricular completa y del vaciado y llenado ventriculares por separado.
La aplicación de los programas correspondientes, desarrollados por nosotros a tal efecto, a un conjunto de pacientes seleccionados del Hospital Virgen del Rocío de Sevilla, nos ha permitido:
- Completar la elección del ajuste más adecuado y su implementación en el software disponible.
- Tener un procedimiento adecuado para la obtención de parámetros de distensibilidad ventricular.
- Completar el estudio del vaciado, así como de la función ventricular global, con la incorporación de parámetros, cuya interpretación, valores normales y capacidad diagnóstica, estudiamos.
El software estadístico utilizado también ha sido desarrollado por nosotros y constituye una aportación más de este trabajo, que ha proporcionado así una herramienta de gran utilidad en la investigación médica, como lo prueba el hecho de que haya sido usado ya en un gran número de trabajos realizados en el Hospital Virgen del Rocío de Sevilla.
CONCLUSIONES
1. El ajuste mediante un desarrollo en serie de Fourier, de las curvas actividad/tiempo de ventrículo izquierdo, obtenidas por radioventriculografía en equilibrio, resulta óptimo en base a:
- Los altos coeficientes de determinación obtenidos.
- La concurrencia del carácter periódico de la función ajustada y del fenómeno que representa.
- Su objetividad, al no necesitar de la intervención del operador.
- Su reducido tiempo de computación, dado que el ajuste es único.
- La capacidad diferenciadora de los parámetros clínicos que con él se obtienen.
2. De entre los ajustes posibles por desarrollo en serie de Fourier, el que incluye al término constante y los tres primeros armónicos resulta el más adecuado para las funciones ventriculares normales o alteradas por cardiopatía isquémica o miocardiopatía hipertrófica, ya que con un buen coeficiente de determinación es el que presenta menor error en el cálculo de los parámetros sistólicos y diastólicos, y les proporciona mayor capacidad diagnóstica.
3. Algunos de los propios parámetros del ajuste efectuado, término constante y amplitudes del los primeros armónicos, pueden ser empleados directamente como parámetros clínicos de la función ventricular izquierda ya que sus valores en funciones patológicas son significativamente distintos a los obtenidos en normales.
4. Nosotros hemos definido, a partir de los anteriores, las fracciones F10, F20 y F21, consiguiendo con ello un considerable incremento en la capacidad diagnóstica de la exploración.
5. Hemos efectuado una normalización de los parámetros temporales que nos ha permitido compararlos entre sí, aún procediendo de pacientes con distinto valor temporal de su intervalo R-R.
6. F10 sustituye con ventaja a la fracción de eyección FE en la aportación de la ventriculografía isotópica a la diagnosis de la cardiopatía isquémica, ya que es capaz de diferenciar de la normalidad incluso a los isquémicos con fracción de eyección normal.
7. F10 posee la capacidad diagnóstica de la fracción de eyección para las miocardiopatías hipertróficas. Incluso podemos decir que aumentada, ya que las diferencias de F10 entre hipertróficos y normales son mayores que las correspondientes a FE.
8. F20 diferencia a los severos del resto de los isquémicos y existen indicios de que puede representar la aportación relativa de la aurícula izquierda al ciclo ventricular, a través de la amplitud del segundo armónico.
9. F21 es un parámetro de alteración exclusiva en isquémicos, para los cuales se encuentra aumentado respecto de la normalidad. Su conjunción con F10 dota a la prueba de una gran especificidad y un elevado valor predictivo para positivos.
10. El volumen telesistólico VMN se encuentra aumentado significativamente en todos los isquémicos, incluso los de fracción de eyección normal y disminuido, también de manera significativa, en los hipertróficos.
11. Su tiempo de ocurrencia, PMN, se encuentra disminuido en ambas patologías: cardiopatía isquémica y miocardiopatía hipertrófica.
12. La derivada máxima de vaciado DMV, tiene utilidad diagnóstica para la miocardiopatía hipertrófica, en la cual su valor está aumentado respecto de la normalidad y presenta altos valores en sus factores médicos.
13. La derivada máxima de llenado DMR se encuentra exclusivamente disminuida en los isquémicos, incluso en los de fracción de eyección normal, lo cual junto al hecho de que DMV se encuentra disminuida en todos los isquémicos menos en estos últimos, constituye una demostración de que en estas patologías las manifestaciones diastólicas aparecen antes que las sistólicas en la curva TAC, dándose aquellas incluso con valores normales de la fracción de eyección y de los parámetros sistólicos. De ahí la importancia de la inclusión de los parámetros de distensibilidad en el estudio de la función ventricular.
14. La duración, PLV, de la derivada máxima de vaciado es mayor que la duración de la derivada máxima de llenado exclusivamente en los isquémicos, aún en el grupo IS, teniendo la relación “PLV>PLR” una alta sensibilidad y un alto valor predictivo para negativos.
15. El tiempo de ocurrencia, PMR, de la derivada máxima de llenado se encuentra exclusivamente aumentado en las miocardiopatías hipertróficas. También es exclusiva de ellas la relación “PMV<PMR”, y la conjunción de ambos hechos presenta una gran especificidad y valor predictivo para positivos.
16. Los nuevos parámetros por nosotros definidos: F10, F20, PLV y PLR junto con los diastólicos DMR y PMR son capaces de diferenciar de la normalidad a las miocardiopatías hipertróficas, y no solo a los cardiópatas isquémicos de fracción de eyección alterada, sino también a los que la poseen normal por lo que con ellos conseguimos un óptimo rendimiento para la ventriculogragfía isotópica en equilibrio y reposo, evitando la necesidad de otras exploraciones complementarias y sobre todo la prueba de esfuerzo.
17. Hemos desarrollado un software estadístico que ha demostrado ser una herramienta de gran utilidad en la investigación médica.
2018-09-12T09:58:41Z
2018-09-12T09:58:41Z
1988-01-26
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https://idus.us.es/handle//11441/78437
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Semiconductores amorfos. Función de distribución radial de la aleación Al10As20Te70. Modelos de estructura de las aleaciones Al20As50Te30, Al10As40Te50 y Al10As20Te70
Esquivias Fedriani, Luis María
Sanz Ruiz, Francisco
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Física
Estados no cristalinos
Física del estado sólido
Este trabajo viene a completar el estudio estructural de la región de formación de amorfos del sistema Al-As-Te, del que se ha podido observar experimentalmente que presenta el efecto conmutación y exhibe características de cristalización notablemente diferentes en función de la composición.
Después de una síntesis de los conocimientos que actualmente se poseen sobre la formación y estructura de los compuestos amorfos, se expone un resumen de la información que se dispone sobre el comportamiento estructural del sistema Al-As-Te.
En el Capítulo III se explica el método seguido para la obtención de la función de distribución radial y su interpretación y en el IV una breve reseña del sistema experimental.
En el Capítulo V se exponen las diferentes correcciones que se deben introducir en los datos de difracción, así como el método empleado para normalizar las intensidades a unidades electrónicas y el posterior cálculo de la función de la interferencia.
En los Capítulos VI y VII se obtiene, analiza y discute la función de distribución radial de la aleación Al10As20Te70.
En el capítulo siguiente se resumen y comentan las técnicas más utilizadas para la creación de modelos de estructura, haciendo especial hincapié en la técnica de Metrópolis-Montecarlo, por ser la utilizada en este trabajo.
El capítulo IX está dedicado a la construcción de los modelos de estructura de las aleaciones Al20As50Te30, Al10As40Te50 y Al10As20Te70.
En el capítulo X se lleva a cabo un análisis comparativo de los resultados de los distintos modelos y en el XI se encuentran las conclusiones generales de la memoria.
2018-06-01T10:07:06Z
2018-06-01T10:07:06Z
1983-06-28
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
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Análisis de adaptación de lentes progresivas para la corrección de la presbicia
Conejero Domínguez, Juan José
Moreno Toral, Esteban
Ramos Carrillo, Antonio
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Universidad de Sevilla. Departamento de Farmacia y Tecnología Farmacéutica
Optometría
Oftalmología
Nuestro planteamiento parte de la certeza de la confusión que sufre el paciente con Presbicia ante la diversidad de productos destinados a su corrección. La evolución tecnológica constante, la falta de información y la falta de educación sanitaria en amplios sectores de nuestra sociedad dan lugar al desconocimiento del funcionamiento de las Lentes Progresivas, como una de las soluciones menos invasivas y con mayores prestaciones que existen en la actualidad. Existe una gran diversidad de personas, cada una de ellas con un nivel cultural concreto; con una necesidad de uso determinada de acuerdo con una ocupación principal, secundaria y de tiempo libre determinada; con unos conocimientos del problema de la Presbicia diferentes. Igualmente con unos conocimientos de las soluciones existentes distintos. Con unos problemas oculares determinados: Forias, Estrabismos, Nigtasmus, Ambliopías, problemas de Convergencias y Acomodativos. Con problemas refractivos determinados: Miopía, Hipermetropía y Astigmatismo. Con problemas Patológicos distintos: a nivel de cornea, cámara anterior, cámara posterior, retina, nervio óptico, etc. Con unos problemas psicológicos y psicomotrices determinados. E incluso con unos niveles adquisitivos distintos, forman un mapa que, unidos a la edad, hace que el diagnostico y por ende la solución a adoptar llegue a un punto de personalización que solo verdaderos profesionales (ópticos optometristas que se encuentren a la vanguardia de la información y formación) sean capaces de llevar a cabo. Por otro lado tenemos el bombardeo mediático en programas de TV y revistas de salud sobre la necesidad del cuidado de la visión. La publicidad de los distintos fabricantes y distribuidores sobre la mejor solución a adoptar. La competitividad de los fabricantes, distribuidores, ópticas, optometristas, farmacéuticos, oftalmólogos, genera en el paciente Présbita CONFUSION. Nuestro Paciente Présbita necesita soluciones a sus necesidades, y para ello requiere confiar en los Profesionales que les asesoran, diagnostican, prescriben y adaptan las lentes que solucionen sus problemas y confiar en las empresas que fabrican dichos productos. Las soluciones que existen hoy en día para la corrección del problema de la Presbicia son: - Quirúrgicas, donde hay varias opciones6: Técnicas intraoculares: - Facoemulsificación del cristalino e implante de lentes intraoculares bifocales, que pueden ser: a) Difractivas: proporcionan buena AV en VL y buena en VP, pero regular en VI. b) Refractivas: proporcionan muy buena AV en VL, regular en VP y buena VI. c) Implante mixto, una refractiva en un ojo y una difractiva en el otro. Hasta ahora no funcionaba bien porque al cerebro le costaba mucho adaptarse a patrones de halos diferentes para cada ojo, y el paciente tenía muchas molestias, pero eso ha cambiado con la aparición de una lente refractiva zonal. d) Acomodativas: son lentes cuyos hápticos se flexan por acción del ciliar, desplazando su óptica hacia delante dentro del saco capsular y variando así la potencia refractiva del ojo. - Facoemulsificación del cristalino con implante de lentes monofocales, dejando un ojo miope (monovisión, o visión combinada, como la llaman algunos oftalmólogos). Técnicas corneales: - Ablaciones láser "convencional" (ya sea Lásik o ablaciones de superficie) dejando un ojo miope (volvemos a la monovisión). - Presbilasik y técnicas afines: se trata de tallar en córnea anillos que proporcionen un foco de lejos y otro de cerca. Parece ser que los resultados de momento no son satisfactorios. - Queratoplastia conductiva: se aplica radiofrecuencia al estroma periférico, con lo que se retraen las fibras de colágeno para incurvar la córnea central, miopizando el ojo. Es en realidad una monovisión, pues se hace en el ojo no dominante, dejando el dominante corregido para lejos. Se aplica en présbitas con hipermetropías bajas o emetropía. La tasa de regresión es alta. - Implante intracorneal. El implante AccuFocus es una especie de estenopeico que se implanta en el estroma del ojo no dominante para aumentar su profundidad de foco y mejorar la visión de cerca. Ninguna de las técnicas está exenta de problemas. La monovisión a veces no es mala solución, pero depende de si el paciente la tolera. Las LIOs multifocales dan muchos problemas de halos, a los que el paciente se va acostumbrando (no desaparecen), aunque hay pacientes que no lo han logrado y han necesitado explante. Las LIOs acomodativas no se mueven lo suficiente como para conseguir valores normales de pseudoacomodación. La queratoplastia conductiva pierde efecto en un par de años por lo general. Tesis Doctoral Juan José Conejero Domínguez Página 29 de 216 - La adaptación de Lentes extraoculares (Lentes de Contacto) Entre ellas podemos destacar: o Monovisión, utilización de una lentilla para el lejos y otra para el cerca. o Progresivas, utilización de lentes pseudoprogresivas. o De anillos concéntricos. o Bifocales. - La adaptación de lentes de anteojeria (Gafas): o Lentes Monofocales (solo para visión de cerca). o Lentes Bifocales (visión de cerca y lejos). o Lentes multifocales (para focalizar más de dos distancias). Y dentro de esta última división son las Lentes Progresivas capaces de enfocar infinitas distancias, son las que van a formar el eje principal de nuestro estudio. Quizás, lo primero que se debe tener en cuenta para entender mejor el funcionamiento y adaptación de las lentes progresivas, es que no es un elemento óptico aislado, sino que forma parte de un sistema más complejo, y además dinámico, formado por la combinación de la lente más el ojo. Partiremos como hipótesis de trabajo si, dentro de las variables que a nuestro criterio existen para el éxito en la adaptación de las Lentes Progresivas, son las que a continuación describimos las más determinantes en comparación a las consideradas hasta el momento: - Tipo de corrección anterior. - Motivación y predisposición a llevar Lentes Progresivas para corregir su déficit visual. - Longitud del pasillo de progresión de la Lente Progresiva. - Conocimiento del producto y del mecanismo de adaptación. Entendemos por adaptación al proceso que experimenta el portador de lentes progresivas desde que comienza a utilizarlas hasta sentirse confortable y resolver su déficit visual dentro de las perspectivas propias del producto seleccionado. El estado psicomotriz del ojo será un motivo de exclusión en nuestro estudio, para no interferir con el objetivo principal, cuando estas patologías puedan enmascarar los resultados de la adaptación. Entre ellas subrayamos: - Los Estrabismos no alternantes, Hipertrofias, Ambliopías inferiores de 0,2 de agudeza visual, y falta total de visión de un ojo. Estos factores afectan de manera significativa tanto al poder de acomodación como a la capacidad de converger. Por ende resultará mas compleja su adaptación al tener que determinar el grado de convergencia real del ojo que va a utilizar en visión intermedia y cerca. - Los Nigtasmus por la problemática de cansancio visual ante el movimiento constante del ojo sobre la superficie progresiva y como consecuencia al constante esfuerzo de acomodación al que está sometido. - La Motilidad Ocular. Cuando los movimientos derivados de los músculos extraoculares no son suaves, extensos, precisos ni completos, añaden un factor desfavorable para su correcta adaptación. - Operaciones quirúrgicas, bien debidas al proceso de envejecimiento natural (cataratas), bien por correcciones refractivas anteriores (Lasik), traumatismos y/o patologías. El estado general del paciente también juega un papel activo en el proceso de adaptación. Será, por tanto, y por los mismos razonamientos que en el apartado anterior, motivo de exclusión. Por ejemplo, las personas con poca motilidad de las vertebras cervicales añaden una dificultad a su proceso de movimiento de cabeza en sentido vertical y horizontal. No olvidemos que el mecanismo de enfoque que tenemos de joven es parasimpático. Ante una visión borrosa se activan los músculos ciliares que realizan un abombamiento del cristalino variando así potencia y como consecuencia focalizando los objetos más cercanos en la retina. Con las lentes progresivas este mecanismo va a ser sustituido en el proceso de adaptación por la inclinación de nuestra cabeza hacia abajo, y para ello las vertebras cervicales juegan un papel fundamental. Otro aspecto a tener en cuenta es su motilidad funcional general (tanto al andar como como los movimientos del cuerpo en general), ya que el porte de lentes progresivas en visión extrafoveal requiere de una firmeza durante el tiempo de adaptación hasta que el cerebro sea capaz de procesar y...
2014-11-27T12:04:50Z
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2012
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Procesado y caracterización microestructural, mecánica y eléctrica de compuestos cerámica-grafeno
López Pernía, Cristina
Gallardo López, Ángela María
Poyato Galán, Rosalía
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
El desarrollo de nuevos materiales avanzados es esencial para superar los desafíos científicos y tecnológicos a los que se enfrenta la sociedad actual. Con el auge del grafeno en la última década, surgen nuevas oportunidades para la Ciencia e Ingeniería de los Materiales de obtener materiales compuestos con grafeno con propiedades mejoradas. Destaca el uso de las nanoestructuras basadas en grafeno como segunda fase para fabricar materiales compuestos de matriz cerámica multifuncionales y con altas prestaciones mecánicas.
Esta Tesis recoge el trabajo de investigación desarrollado con el objetivo de ampliar el conocimiento existente hasta la fecha de compuestos cerámicos de circona tetragonal estabilizada con 3 %mol de Y2O3, una cerámica tenaz de alto interés tecnológico, con dos tipos de nanoestructuras basadas en grafeno: nanoplaquetas de grafeno y óxido de grafeno reducido. Para ello, se ha llevado a cabo un estudio sistemático de los compuestos, desde su fabricación -comparando diferentes técnicas de procesado de polvos y sinterización- hasta la caracterización de sus propiedades microestructurales, mecánicas y eléctricas.
Se han sinterizado en horno convencional compuestos con diferentes contenidos de nanoplaquetas y se han obtenido materiales con una distribución isótropa de éstas en la matriz cerámica y conductividades eléctricas comparables a las de compuestos similares sinterizados por técnicas más sofisticadas como la sinterización por descarga eléctrica pulsada, más comúnmente conocida como Spark Plasma Sintering (SPS).
Se ha optimizado la técnica de homogeneización de polvos mediante la comparación de cuatro rutinas distintas de procesado de polvos para la fabricación de compuestos con 10 %vol. de nanoplaquetas sinterizados por SPS. El compuesto con el mejor comportamiento eléctrico se ha obtenido mediante la aplicación de molienda de alta energía con molino planetario de bolas en seco. Esta técnica ha permitido exfoliar y reducir el tamaño lateral de las nanoplaquetas facilitando su distribución en la matriz cerámica.
Los compuestos con óxido de grafeno se han preparado a partir de dos técnicas de procesado de polvos -una coloidal y otra que combina el uso de ultrasonidos con molienda de alta energía en medio húmedo-. La consolidación de los polvos se ha llevado a cabo por SPS, lo que ha permitido obtener compuestos de sinterización a alta temperatura. El grado de reducción se ha evaluado cuantitativamente mediante espectroscopía Raman. Los mejores resultados en términos de conductividad eléctrica se han conseguido al aplicar la ruta con molienda en húmedo, gracias a la mejor distribución del óxido de grafeno reducido en la matriz y al mayor grado de reducción del óxido de grafeno alcanzado en estos compuestos.
Se ha evaluado el comportamiento frente a la fractura de los compuestos con óxido de grafeno reducido y nanoplaquetas exfoliadas. En concreto, se ha analizado la resistencia frente a la propagación lenta de fisuras (curvas R) en estos materiales a partir de ensayos de flexión en tres puntos, utilizando el método indirecto de la complianza. Este método ha sido validado para el compuesto con la mejor respuesta mecánica (el compuesto con 2,5 %vol. de óxido de grafeno reducido) a partir de la comparación directa de las curvas R obtenidas tanto por el método indirecto de la complianza como por la medida de la longitud de la fisura real (método óptico).
Mientras que las nanoplaquetas exfoliadas no aportan un refuerzo significativo a la matriz de circona como consecuencia de sus pequeñas dimensiones, la incorporación de un 2,5 %vol. de óxido de grafeno reducido al compuesto promueve un comportamiento frente a la fractura mejor que el de la cerámica monolítica cuando el plano principal de las láminas de la nanoestructura se encuentra orientado perpendicularmente al frente de grieta.
2022-02-28T15:11:55Z
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2021-10-01
2022-10-01
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Estudio de compuestos de composición eutéctica del sistema ternario Al2O3-M2O3-ZrO2 (M=Y, Er)
Huamán Mamani, Fredy Alberto
Jiménez Melendo, Manuel
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Física de la materia condensada
Este trabajo se ha dirigido a la fabricación y caracterización estructural, microestructural y mecánica a temperaturas elevadas de compuestos de los sistemas ternarios Al2O3-Y2O3-ZrO2 (AYZ) y Al2O3-Er2O3-ZrO2 (AEZ) con composición eutéctica. Los materiales estudiados se han fabricado por dos rutas: reacción en estado sólido y sinterización a altas temperaturas para obtener compuestos policristalinos, y por solidificación direccional mediante el método de fusión zonal asistida por láser para obtener barras eutécticas (estas muestras han sido suministradas por el Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón). La primera parte del trabajo corresponde, por una parte, a la caracterización de los polvos de los óxidos precursores de partida, y tras su calcinación a temperaturas comprendidas entre 1200 y 1600 ºC. Para ello se han utilizado técnicas de difracción de rayos X, granulometría por difracción láser y microscopia electrónica de transmisión. En particular, se ha analizado cuantitativamente la evolución estructural de las fases cristalinas presentes en los materiales con la temperatura. Por otra parte, también se han analizado detalladamente las microestructuras resultantes de los materiales masivos, tanto policristales como barras eutécticas, utilizando microscopía electrónica de barrido y transmisión. Las microestructuras se han modificado con diferentes tratamientos térmicos y velocidades de crecimiento en el caso de los materiales eutécticos. La segunda parte del trabajo se ha enfocado en el estudio de los mecanismos de fractura y deformación plástica de los materiales fabricados. Para ello se han realizado a ensayos mecánicos en compresión a alta temperatura a velocidad constante y a carga constante bajo diferentes condiciones de solicitación. Las curvas de deformación se han an|
2015-04-16T09:23:09Z
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2014
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Hydrogen Storage Mechanisms in Mg-based nanocrystalline materials
Friedrichs, Oliver
Fernández Camacho, Asunción
Sánchez López, Juan Carlos
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Tesis antigua
2019-09-16T07:23:49Z
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2006-12
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Estructura cristalina, configuración teórica de equilibrio y movimiento térmico molecular de glicofuranoimidazolidina - 2 - tionas
Estrada de Oya, María Dolores
Conde Amiano, Alejandro
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Cristales moleculares
Sólidos
En el capítulo II, tras una breve referencia a los métodos utilizados el la solución del problema de la fase, clave de todo estudio estructural, se detallan los resultados obtenidos. Las estructuras moleculares y esquemas de emepaquetamiento obtenidos se comparan con los correspondientes a cristales análogos, cuya estructura ha sido determinada en nuestro Departamento, en un primer intento de correlación estructural que, naturalmente, necesitará de un mayor volumen de información para una formulación más definitiva. En el capítulo III se detalla el método de minimización de la energía reticular utilizado para determinar la estructura teórica de equilibrio de los cristales estudiados. El método está basado en el modelo átomo - átomo de las interacciones moleculares y entre estructura experimental y configuración de equilibrio deducida, que puede evaluarse por la magnitud de la traslación del centro de masas y de la rotación molecular, pone de manifiesto, además, la validez de las funciones potenciales utilizadas. Por último, en el capítulo IV, nos ocupamos de análisis del movimiento térmico molecular, justificando la validez de la hipótesis dinámica de sólido cuasi - rígido y calculando los tensores característicos del movimiento molecular. La introducción de grados de libertad, en forma de libraciones submoleculares, permiten una estimación primaria de las barreras de rotación correspondientes.|
2015-04-16T09:23:09Z
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1984
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Fabricación y caracterización de materiales biomiméticos compuestos cerámico-metal
Barbosa García, José Vicente
Bravo León, Alfonso
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Este trabajo recoge la fabricación y caracterización de compuestos cerámicometal o CERMETS en los sistemas SiC/Si/Al y SiC/Si/TiSi2. El proceso de fabricación se ha basado en el desarrollado para la obtencion de carburo de silicio biomórfico o bioSiC© por el Grupo de Materiales Biomimeticos y Multifuncionales de la Universidad de Sevilla, infiltración reactiva con silicio en preformas carbonosas obtenidas a partir de precursores celulósicos. Pero en lugar de usar silicio, se han tomado mezclas de éste con alumino o titanio en distintas proporciones para conseguir una matriz cerámica de SiC, restando en sus intersticios o poros, proporciones de Si/Al o Si/TiSi2 a medida. A fin de conseguir la máxima reproducibilidad posible y homogeneidad en las propiedades mecánicas, se ha optado por utilizar como precursor celulosico, tableros de fibras comerciales conocido como MDF o DM en lugar de maderas naturales. En la busqueda de las condiciones óptimas de fabricación de muestras química y estructuralmente estables en ambos sistemas a temperaturas de procesado por debajo del punto de fusión del silicio y potencialmente funcionales, se ha puesto de manifiesto, que no es posible introducir en los poros cualquier cantidad de alumino, o bien por la aparición de fases indeseable, o bien por la aparición de defectos que pongan en peligro la integridad estructural del material. Sin embargo para las muestras infiltradas con mezcla de silicio y titanio no existe tal limitación. La caracterización microestructural de las muestras obtenidas con éxito, así como la cuantificación de las fases cristalinas presentes en las mismas, se realizado mediante análisis no destructivos como el analisis de imágenes obtenidas por microscopía electrónica de barrido, o la difracción y fluorescencia de rayos X, poniendo especial interés en los metodos de refinamiento Rietveld y Lebail de los patrones de difracción polvo. Como novedad se ha introducido la tomografia axial computerizada o TAC. Mecánicamente las muestras se han caracterizado mediante ensayos de dureza, deformación en compresión y dilatometría. De ellos se ha constatado la variación que representa la introducción de una fase metalica con respecto a las propiedades mecánicas del bioSiC©, y la posibilidad de conseguir propiedades a medida según las proporciones de la fase metalica en los poros, como por ejemplo el coeficiente de dilatación, que en este trabajo se ha descubierto que resulta ser negativo en el bioSiC©, independientemente del precuror celulósico pirolizado para obtenerlo. Este inesperado resultado, ha desembocado en una busqueda de su origen, hallandose en el precursor celulósico pirolizado, esto es, la preforma carbonosa presenta un coeficiente de dilatación negativo que es trasferido al bioSiC© dada la instantanea trasformanción en carburo cuando entra en contacto con silicio líquido.
2016-08-29T08:17:07Z
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2016-06-30
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Cristalización de vídrios metálicos del sistema Fe-B-Si
Miranda González, Hipólito
Conde Amiano, Alejandro
Conde Amiano, Clara Francisca
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Falta la pág. 107
2019-09-16T07:33:42Z
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1988-09-05
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Fabricación, caracterización microestructural y propiedades mecánicas del carburo de silicio biomórfico
Varela Feria, Francisco Manuel
Martínez Fernández, Julián
Ramírez de Arellano López, Antonio
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Madera
Propiedades físicas
Propiedades mecánicas
2014-11-27T12:04:43Z
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2004
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Relaciones entre fluidez, volumen específico y temperatura, en aceites de oliva, girasol y soja, sus mezclas y sus miscelas con Tricloroetileno o Percloroetileno
Cabrera Martín, José
Flores Luque, Vicente
Gómez Herrera, Carlos
Zamora Carranza, Manuel
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Se estudia el comportamiento reológico de aceites de oliva girasol o soja sus mezclas binarias y sus miscelas con Tricloroetileno o Percloroetileno. una vez comprobado el carácter newtoniano de todos los líquidos estudiados se han determinado su fluidez y su volumen especifico a temperaturas comprendidas entre 2 y 96 grados C. todos los líquidos cumplen la ecuación de Doolittle y algunas miscelas la de Hildebrand justificándose matemáticamente la concordancia de ambas para un cierto intervalo de valores. Se establecen ecuaciones que relacionan la fluidez con el volumen específico o la temperatura. Para cada clase de aceite y cada tipo de mezcla se llega a una ecuación definitoria única. Para las miscelas se fijan las relaciones entre su composición y los parámetros de sus ecuaciones fluidez/volumen especifico y fluidez/temperatura . La miscela con aceite de soja y Percloroetileno en la relación 3/1 difiere de las demás en su comportamiento.
2016-10-11T06:37:56Z
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1981-12-16
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Fabricación y comportamiento mecánico a alta temperatura de BaCe(Y, Yb)O3
Vaquero Aguilar, Cristina
Jiménez Melendo, Manuel
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Compuestos
En este trabajo se estudia la fabricación y la caracterización estructural, microestructural y mecánica de compuestos de BaCeO3 dopado con itrio e iterbio (contenidos de 0-20 at%). Estos compuestos son de tipo perovskita (ABO3), donde el dopado con cationes trivalentes sustituyen a los cationes B4+ introduciendo simultáneamente vacantes de oxígeno por compensación de carga. En presencia de atmósferas con vapor de agua o hidrógeno, estas vacantes crean defectos protónicos, que presentan una alta movilidad a temperaturas intermedias y altas. Por tanto, esta clase de materiales tienen un gran potencial como electrolitos en las pilas de combustible de óxido sólido (Solid Oxide Fuel Cells, SOFC) operando a temperaturas T 500 C, cuya tecnología se presenta como una alternativa válida dentro de las nuevas fuentes de energías limpias y eficaces.|
2015-04-16T09:23:09Z
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2014
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https://idus.us.es/handle/11441/24187
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Nuevos avances en el estudio de la plasticidad a altas tempertura de nanocerámicos de circonia dopada con itrio
Lorenzo Martín, María Cinta
Gómez García, Diego
Domínguez Rodríguez, Arturo
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Materiales cerámicos
propiedades
Esta tesis doctoral versa sobre el comportamiento mecánico a alta temperatura de policristales de circona dopada con itrio con tamaños de granos en el rango nanométrico puro y dopados con distintas concentraciones de dos fases vítreas denominadas SNS y SAS. Se estudia el comportamiento mecánico de este material y la influencia de la fase vítrea en la resis tencia a la deformación de las distintas muestras, mediante ensayos de deformación y un conjunto de técnicas muestras, mediante ensayos de deformación y un conjunto de técnicas que permiten una caracterización microestructural de las muestras. Se obtiene que el material se deforma mediante deslizamiento de fronteras de grano, siendo acomodado por difusión catiónica en volumen modificada por los efectos de segregación de itrio hacia las fronteras de los granos. Se elabora un modelo que justifica los resultados experimentales como consecuencia de los efectos electrostáticos de la capa de segregación. Este modelo permite racionalizar tanto los resultados experimentales obtenidos en el rango nanométrico, como los encontrados en la literatura para este mismo material con tamaños de grano en el rango submicrométrico.
2014-11-27T12:04:45Z
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2004
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Diseño, aplicación y evaluación de dos metodologías (Expositivo - Audiovisual y Experimental - Integrada) para la enseñanza de la física en un nivel elemental
Pro Bueno, Antonio de
Márquez Delgado, Rafael
Villar Angulo, Luis Miguel
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Para facilitar la lectura de este trabajo, indicamos que en el Capítulo I se presenta el marco teórico de la investigación que va desde el origen y justificación de la misma al establecimiento de un plan de trabajo (lógicamente, se describen los problemas a estudiar).
A lo largo del Capítulo II se muestra el diseño, experimental utilizado, describiendo las variables independientes y los instrumentos utilizados en la valoración del aprendizaje (pruebas de evaluación, tests estadísticos y muestras).
En los Capítulos III y IV se recogen los resultados de cada una de las hipótesis declaradas, discutiendo y analizando los mismos y estableciendo las conclusiones pertinentes. Hemos querido reflejar con esta división que el problema central de la experiencia se recoge en la Hipótesis Principal Uno. Además se señalan implicaciones que se derivan del trabajo y posibles recomendaciones para el proceso de enseñanza - aprendizaje en la Didáctica de la Física.
Finalmente en los Apéndices, Anexos y Tablas de Resultados se recoge todo aquello que, intercalado en el texto principal, habría dificultado el seguimiento de nuestra línea de trabajo. En los primeros se hace una descripción pormenorizada de las metodologías (rol del profesor y del alumno, recursos utilizados, confección de las unidades temáticas,…) y de los instrumentos de evaluación (pruebas experimentales, de estrategias básicas de Laboratorio, del aprendizaje científico inmediato, test factorial de inteligencia y de rememorización). Los Anexos recogen estudios parciales que se han realizado en torno a la problemática de la investigación; destacamos entre estos el análisis de los resultados del grupo representativo de la población, en las pruebas experienciales y de Laboratorio, y el tratamiento taxonómico de los resultados de la Hipótesis Principal Uno. Por último, las Tablas de Resultados recogen los datos que han servido de soporte matemático en el análisis didáctico posterior.
2016-10-21T07:04:11Z
2016-10-21T07:04:11Z
1984-12-20
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Fluctuaciones subinerciales y estado hidráulico del intercambio a través del Estrecho de Gibraltar
Vargas Domínguez, Juan Miguel
García Lafuente, Jesús
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Gibraltar, Estrecho de
Fluctuaciones (Física)
2015-04-16T09:23:09Z
2015-04-16T09:23:09Z
2004
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https://idus.us.es/handle/11441/24189
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Biomass-derived carbon materials for energy storage applications
Gómez Martín, Aurora
Martínez Fernández, Julián
Ramírez Rico, Joaquín
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Energy storage systems are an essential link in the implementation of renewable energies and in the development of electric vehicles, which are needed to reduce our dependence on fossil fuels and the emission of greenhouse gases. Various technologies have been proposed for energy storage based on different working principles, including lithium-ion batteries, emerging sodium-ion batteries and electric-double layer capacitors. Besides the quest for improving key aspects such as energy and power densities, current research efforts are devoted to foster the manufacturing of more environmentally friendly devices using sustainable materials. Carbon-based electrodes hold considerable promise in such terms due to their low cost, tailorable morphology and microstructure, and the possibility of processing them by direct carbonization of eco-friendly and naturally-available biomass resources.
The main goal of this thesis is to develop carbon materials from biomass resources and study their applications as electrode for lithium-ion batteries, sodium-ion batteries and electric-double layer capacitors. En route towards that goal, it also aims at expanding our understanding of the microstructural changes of biomass-derived carbons with varying processing conditions and their effect on the electrochemical performance for each of these technologies.
The first part of this work reports on the synthesis of graphitized carbon materials from biomass resources by means of an Fe catalyst, and the study of their electrochemical performance as anode materials for lithium-ion batteries (LIBs). Peak carbonization temperatures between 850 °C and 2000 ºC were covered to study the effect of crystallinity, surface and microstructural parameters on the anodic behavior, focusing on the first-cycle Coulombic efficiency, reversible specific capacity and rate performance. Reversible capacities of Fe-catalyzed biomass-derived carbons were compared to non-catalyzed hard carbon and soft carbons materials heated up to 2800 ºC. Moreover, in-situ characterization experiments were carried out to advance our understanding of the mechanisms responsible for catalytic graphitization.
The second part of this work reports a comprehensive study on the structural evolution of hard carbons from biomass resources as a function of carbonization temperature (800 - 2000 ºC), and its correlation with electrochemical properties as anode materials for sodium-ion batteries (SIBs). Synchrotron X-ray total scattering experiments were performed and the associated atomic pair distribution function (PDF) extracted from the data to access quantitative information on local atomic arrangement in these amorphous materials at the nanoscale, as well as its evolution with increasing processing temperature. Then, electrochemical properties and the storage mechanisms involved on Na ions insertion into hard carbon structures at each characteristic potential regions were elucidated and correlated with microstructural properties. Finally, the third part of this work reports on the synthesis of nanostructured porous graphene-like materials from biomass resources using an explosion-assisted activation strategy by nitrate compounds and Ni as a graphitization catalyst. The thermal behavior during carbonization as well as the resulting microstructural and surface properties were evaluated at two different processing temperatures, 300 and 1000 ºC. Finally, their application as electrode materials for electric-double layer capacitors (EDLCs) and LIBs is investigated, with a view to their performance under high charge/discharge specific current densities experiments.
Premio Extraordinario de Doctorado US
2019-07-26T10:25:13Z
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2019-07-04
2021-01-04
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High-temperature plastic deformation of micro and nano-boron carbide and B4C-based composites prepared by spark plasma sintering (SPS): experimental and modelling
Deformación plástica a alta temperatura de carburo de boro micro y nano-estructurado y materiales compuestos basados en éste preparados mediante sinterizado por chispa de plasma (SPS): experimentos y modelización
Moshtaghion, Bibi Malmal
Domínguez Rodríguez, Arturo
Castillo Rodríguez, Miguel
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Propiedades mecánicas de materiales
Materiales refractarios
Falta resumen y palabras clave
Deformación plástica a alta temperatua de carburo de boro microy nanoestructurado y materiales compuestos basados en éste preparados mediante sinterizado por chispa de plasma (SPS): experimentos y modelización.
Palabras clave: carburo de boro, deformación plástica, resistencia a la fractura, fluencia a alta temperatura, interacción dislocación-macla.
La tesis recogida bajo y este epígrafe, desarrollada y defendida por Bibi Malmal Moshtaghion, pretende encontrar la razón última de las extraordinarias propiedades mecánicas del carburo de boro policristalino. Este material es el tercero más duro de la naturaleza, junto con el diamante y la fase cúbica del nitruro de boro. Junto a ello, tiene una estructura cristalográfica muy singular, consistente en icosaedros de boro y carbono unidos por enlaces carbono-boro.
Pese a las atractivas propiedades mecánicas de este material, sólo existen en la literatura estudios parciales, porque la preparación de muestras densas de carburo de boro es una tarea difícil. Ello se debe a que los procesos de difusión en un material altamente covalente tienen una probabilidad baja. Ello siempre ha restringido las temperaturas de sinterización de este cerámico a valores tan altos como 2000ºC, con lo que los tamaños de grano del material superan la micra y su posible plasticidad es muy restringida. Por el contrario, para rebajar la altísima temperatura de sinterizado, se recurría a la adición de otras fases, de naturaleza vítrea ordinariamente, que degradaban las buenas prestaciones mecánicas.
Por primera vez, doña Bibi Malmal Moshtaghion ha encontrado un procedimiento para fabricar piezas con densidad teórica de carburo de boro mediante sinterización por chispa de plasma. En esta técnica, se hace pasar una corriente eléctrica de intensidad elevada a un molde de grafito que actúa como contenedor del polvo de carburo de boro. Merced al efecto Joule, el molde se calienta; por ende lo hace el polvo de carburo de boro y en virtud a la fuerza motriz que ejerce el campo eléctrico creado en las juntas de grano, la sinterización cerámica se acelera de forma destacada. Un aspecto esencial de este proceso es la necesidad de ser realizado en dos etapas, pues antes de sinterizar la pieza es necesario eliminar la fase residual de boria creada por oxidación parcial. Para ello, es necesario recocer la muestra en la atmósfera empobrecida en oxígeno del horno SPS durante unos minutos a 1200ºC, cuando la fase boria se evapora.
Las muestras monolíticas y completamente densas pueden fabricarse así a 1600ºC, temperatura que es sensiblemente más baja que la usada tradicionalmente. Más espectacular es el hecho de que pueden conseguirse muestras con tamaños de grano tan pequeños como 150 nanometros, y se puede cubrir todo el intervalo entre dicho valor y las 20 micras.
Las muestras así fabricadas fueron ensayadas a temperatura ambiente mediante indentaciones Vickers para medir su dureza y su tenacidad. La doctoranda realizó este estudio durante una estancia de tres meses en la Universidad de Oxford, Reino Unido. Como consecuencia de ello, ha determinado la dependencia de dichas magnitudes con el tamaño de grano de las muestras.
Análogamente, la doctoranda determinó la resistencia al desgaste en función del tamaño de grano en la citada Universidad británica.
Como principal logro de esta parte de su trabajo cabe destacar la determinación del modo de fractura dominante en función del tamaño de grano.
Un aspecto central de esta tesis es el estudio de la plasticidad a alta temperatura. Del estudio del modo de deformación entre 1600ºC y 1800ºC, se han podido inferir conclusiones de muy alta relevancia, a saber:
1-La deformación plástica de este material no sigue la ley de potencia convencionalmente adoptada en la literatura, sino una ley de seno hiperbólico en el que temperatura y tensión aparecen acopladas. La ecuación constitutiva modelada por la doctoranda justifica de manera notable los resultados experimentales de tensión, velocidad de deformación y temperaturas.
2-El mecanismo de deformación consiste básicamente en un proceso de activación térmica del movimiento de dislocaciones, fuertemente limitado por la presencia de maclas. Es la interacción dislocación-macla la responsable de la extraordinaria resistencia a la fluencia de este material.
3-El mecanismo de acoplo macla-dislocación se debilita al aumentar el tamaño medio de grano, de tal suerte que, a partir de 5 micras es completamente desdeñable.
5-El carburo de boro es un caso singular de cerámico en el que se activan mecanismos similares a los puestos en juegos en los llamados aceros TWIP (twin-induced plasticity). Es un caso singular de cerámico en el que conviven propiedades típicas de aleaciones metálicas.
2015-09-11T13:14:19Z
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2015-06-17
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Microestructura y propiedades mecánicas a alta temperatura de compuestos de circona-níquel
Morales Rodríguez, Ana
Jiménez Melendo, Manuel
Bravo León, Alfonso
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Materiales compuestos
Propiedades eléctricas
Propiedades mecánicas
Los materiales compuestos de circona y níquel han despertado un gran interés en los últimos años por ser candidatos idóneos en aplicaciones de alto valor añadido relacionadas con la industria aeroespacial, conversión de energía y sensores de flujo y temperatura. Las condiciones de operación, altas temperaturas en atmósferas vari ables, hacen necesaria una evaluación de la respuesta mecánica de estos compuestos. Se ha estudiado la microestructura y el comportamiento plástico a alta temperatura de compuestos TZP-Ni procesados en vía húmeda, con contenidos metálicos del 20,30 y 40% vol., y se ha comparado su comportamiento con el e los materiales monolíticos correspondientes.
2014-11-27T12:04:44Z
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2004
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Fronteras de coincidencias en bicristales de plata
Millán Muñoz, María
Márquez Delgado, Rafael
Conde Amiano, Alejandro
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Tesis antigua
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1980
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Simulación de reacciones químicas catalizadas sobre superficies homogéneas y fractales
Gómez Labrador, Antonio
Córdoba Zurita, Antonio
Luque Palomo, José Juan
Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Reacciones químicas
Dinámica de sistemas
Fractales
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2005
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