Tesis (Física de la Materia Condensada)
URI permanente para esta colecciónhttps://hdl.handle.net/11441/10872
Examinar
Envíos recientes
Tesis Doctoral Nanophosphor-based Photonics(2024-10-30) Cabello Olmo, Elena; Míguez García, Hernán Ruy; Lozano Barbero, Gabriel Sebastián; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia CondensadaPhosphors are the materials that currently drive solid-state lighting (SSL). These photoluminescent materials act as color converters, converting light generated by blue or ultraviolet LEDs to lower energy light within the visible spectrum. This group of materials, consisting of inorganic matrices doped with rare earth cations, has a wide range of applications beyond SSL due to their physicochemical properties in terms of conversion efficiency, chemical stability, and thermal stability. Examples of fields where controlled emission of these phosphors is key include horticulture, sens-ing, bioimaging, theranostics, anti-counterfeiting, and any application that requires precise control over the chromatic content of the emission and the manner in which it is extracted from the system to maximize its potential. This increase in applica-tions comes with higher demands on the materials, requiring them to meet stricter performance criteria. Some of these requirements relate to the miniaturization of optical components, where traditional materials are constrained by their micrometer scale. Furthermore, the tools and techniques used to achieve precise control over the properties of these materials are becoming increasingly sophisticated. This thesis focuses on a nanometric version of phosphors (<50nm) that are syn-thesized as colloidally stable nanoparticles and can be processed by wet methods. The work addresses the fabrication of photonic structures with these nanoparticles to modify their emission properties. From a processing point of view, three novel techniques are covered. First, thermal treatment using ultrafast annealing methods is studied, which significantly reduces the time required to fabricate films with very high conversion efficiency (>80%) and high transparency, allowing their subsequent combination with a photonic system based on periodic arrays of metallic nanopar-ticles. Second, for the first time, soft lithography is applied directly to phosphor nanoparticles to obtain monolithic structures with periodic surface patterns. Finally, inks are formulated to create arbitrary patterns with phosphors using inkjet printing, which is also compatible with soft lithography. By modifying the optical environment of the emitting nanoparticles at the nanoscale, a high degree of control over the emitted light in terms of color, direction, and intensity is achieved. It is worth noting that the thesis advances the scalability of the processes thanks to the developed methodology, which has allowed the reduction of material us-age through techniques such as inkjet printing and significant time savings through thermal processing methods, while maintaining important optical properties such as transparency and efficiency. Finally, although the results are focused on specific types of nanophosphors that exhibit down-shifting, some of the results can be applied to other inorganic nanoparticles, such as those with up-conversion. The thesis also includes a study of the properties of oxyfluoride upconversion nanoparticle films and how to optimize their emitting properties through the interconnection between thermal processing, structural properties, and their photophysical properties, with potential for integration with photonic systems. In summary, we succeeded to demonstrate the development and integration of nanophosphors into photonic structures, enabling precise control over light emis-sion properties, which has significant implications for their use in novel technologies.
Tesis Doctoral Charge Carrier Dynamics in Interconnected Halide Perovskite Quantum Dot Networks(2024-07-25) Tiede, David; Míguez García, Hernán Ruy; Galisteo López, Juan Francisco; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia CondensadaSemiconductor materials are integral to modern technology, with their usage predicted to increase significantly. This rise in demand, coupled with resource scarcity and the need for optimized energy usage, necessitates more efficient optoelectronic devices. Understanding charge carrier dynamics in semiconductors is crucial for addressing these challenges. Perovskite quantum dot (QD) solids are emerging as promising semiconductor materials due to their excellent optoelectronic properties, nanostructuring advantages, and quantum confinement effects, making them ideal for next-generation devices. However, the isolation needed for quantum confinement contrasts with the need for charge injection or extraction in many optoelectronic devices. This interplay between confinement and transport effects on carrier recombination in QD networks involve significant experimental and fundamental challenges, which hinders systematic studies. This thesis aims to comprehensively study charge carrier cooling, trapping, and recombination dynamics in perovskite QD solids over time scales from femtoseconds to milliseconds, with varying connectivity. We developed a method using macroscopic time-resolved spectroscopy to distinguish between local (isolated) and global (connected) recombination dynamics. This method allows the application of density-dependent recombination models to complex material systems, accounting for time-dependent effects like diffusion. Through this characterization, we analyzed how QD connectivity affects macroscopic optoelectronic properties such as emission yield and emission linewidth. Our findings indicate that different degrees of connectivity are optimal for different applications, providing a roadmap for screening material parameters for specific optoelectronic devices. We also investigated charge carrier relaxation processes in connected QD solids, showing that interparticle coupling significantly influences relaxation pathways and that multiparticle effects like Auger reheating can slow cooling dynamics. We found that Auger effects depend not only on nanocrystal size but also on the surrounding environment. In ligand-free QD solids, we observed that excitonic species interact strongly with a continuum of unbound states, indicating a hybrid of excitonic and free carrier behavior. In ligand-based colloidal QDs, which are well separated, we demonstrated energy transport mediated through dipole coupling on various length scales. On a few nanometer scale, exciton-exciton interaction tuning in closely packed QDs enables dipole-mediated diffusion, quenching fast intradot Auger processes while enhancing interdot Auger processes through diffusion. On a macroscopic scale, dipole coupling with optical resonators in microcavities causes exciton-polariton formation, leading to delocalized recombination dynamics. We showed that strong light-matter coupling in a confined optical potential can achieve exciton-polariton condensation, marking the first demonstration of room-temperature condensation in QD solids. This discovery lays the groundwork for a new technology platform with significant implications for polariton-driven applications. In conclusion, this thesis enhances the understanding of charge carrier dynamics in interconnected QD solids. We hope it provides valuable insights for efficiently exploiting this promising material system in various optoelectronic devices.Tesis Doctoral Diseño y fabricación de andamios de alúmina para ingeniería tisular ósea(2024-07-17) González Sánchez, Manuela; Morales Flórez, Víctor; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia CondensadaEn este trabajo se desarrolla un procedimiento experimental para la obtención de estructuras porosas de alúmina mediante la combinación de las técnicas de sinterizado reactivo por chispa de plasma (reactive plasma sintering, rSPS) y plantillas sacrificables de carbono. El objetivo principal es desarrollar alúminas porosas con características similares al hueso cortical, tales como su porosidad y resistencia mecánica, para su posible aplicación en la regeneración ósea. Además, se implementan dos tipos de estrategias de bioactivación de la alúmina basada en la adición de silicatos de calcio y en recubrimiento bioactivo. Para optimizar el proceso de fabricación, se utiliza una herramienta estadística dentro del DOE (Design of Experiments) conocida como el “Método de Taguchi”. Esta metodología permite analizar la influencia de diferentes factores implicados en el proceso, como la cantidad de carbono, el tiempo de sinterizado, la rampa de calentamiento de la calcinación y temperatura del tratamiento térmico, y saber qué valores deben tomar estos para conseguir alúmina porosa con las propiedades deseadas. Una vez obtenida la ruta de fabricación optimizada, se procede a la bioactivación de la alúmina. Para ello se ponen en práctica dos tipos de estrategias: i) la inclusión de fases cálcicas (en este caso, wollastonita) junto a un tratamiento químico superficial con solución piraña; y ii) la incorporación de un recubrimiento en el esqueleto de alúmina. Las muestras se someten a diversas caracterizaciones para evaluar las propiedades estructurales, mecánicas y biológicas, como los test in vitro de bioactividad en SBF (simulated body fluid), citotoxicidad y proliferación celular. Los resultados conseguidos confirman la viabilidad de este procedimiento de fabricación de estructuras de alúmina porosa que presentan propiedades estructurales y mecánicas similares a las del hueso cortical. También, son bioactivas y presentan respuestas biológicas prometedoras que las hacen adecuadas para explorar su futuro empleo en aplicaciones biomédicas.Tesis Doctoral Análisis de la película lagrimal prelental y cambios en la superficie ocular tras el uso de lentes de contacto de hidrogel de silicona con gradiente acuoso(2024-07-04) Capote Puente, Raúl; Sánchez González, José María; Bautista Llamas, María José; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia CondensadaLa película lagrimal es una barrera biológica entre el epitelio corneal y el entorno externo que establece un mecanismo de defensa y de equilibrio fisiológico conocido como la homeostasis ocular. La interacción de una lente de contacto puede tener diversas implicaciones sobre la dinámica lagrimal o la superficie ocular. La inclusión de este polímero puede originar modificaciones en las estructuras lagrimales u oculares que se asocian a una disminución de la humectabilidad superficial o déficit lagrimal. En este trabajo planteamos la interacción producida entre unas lentes de contacto blandas de hidrogel silicona con una novedosa estructura como es la tecnología de gradiente acuoso sobre la superficie ocular y su contribución a mejorar el confort. Del mismo modo, se observarán los cambios sobre la estabilización de la película lagrimal y el impacto producido por este polímero Lehfilcon A, sobre la superficie ocular. También establecemos la posible relación entre las condiciones oculares previas, intra y posteriores al uso de estas lentes de contacto. Se realizaron un total de sesenta y dos adaptaciones empleando lentes de contacto de material Lehfilcon A y utilizando para su mantenimiento una solución de contenido 0,00015 % polihexametileno biguanida, 0,01 % ácido etilendiaminotetraacético, hialuronato de sodio e hidroxietilcelulosa en una solución acuosa tamponada. Para la valoración instrumental se utilizó un analizador de superficie ocular (OSA*) de mínima invasividad y se obtuvieron parámetros como: Tiempos de ruptura lagrimal no invasivo precorneales (PC-NIBUT*), diferentes tiempos de ruptura lagrimal no invasivos: Primer (FNIBUT*), medio (MNIBUT*) y Tiempo de Apertura Palpebral (LOT*), altura del menisco lagrimal (TMH*), espesor de la capa lipídica (LLT*), porcentajes de las glándulas de Meibomio evaluada por meibografía y dos cuestionarios de sequedad ocular para cuantificación subjetiva de los síntomas.Tesis Doctoral Optimización en el manejo del astigmatismo leve en la cirugía de implante de lente fáquica de colámero(2024-06-20) González Cruces, Timoteo; Sánchez González, José María; Sánchez González, María del Carmen; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada; Universidad de Sevilla. Departamento de Bioquímica Médica y Biología Molecular e InmunologíaLa Tesis Doctoral tiene como principal objetivo estudiar y evaluar los distintos enfoques quirúrgicos disponibles actualmente en la corrección del astigmatismo leve en la cirugía implantorrefractivo a través de lente fáquica ICL. En ella se discuten y se enfrentan el manejo incisional, a través de incisiones corneales periféricas relajantes realizadas en el meridiano curvo topográfico, y el implante de lentes tóricas. A su vez, los objetivos secundarios persiguen responder a la pregunta principal de investigación con un mayor rigor científico, dando soporte técnico sobre el análisis vectorial en el reporte de datos de astigmatismo y ahondar en aspectos hasta ahora no tratados en la bibliografía científica en relación al manejo incisional del astigmatismo. En concreto se estudia la arquitectura incisional de la herida corneal provocada por incisiones astigmáticas frente a la incisión quirúrgica principal, así como el efecto astigmáticos de incisiones realizadas con láser de femtosegundo frente a la técnica manual. Las conclusiones generales de la Tesis se pueden resumir en que el manejo de los astigmatismos leves es más eficaz con el implante de lentes tóricas en detrimento del enfoque incisional. Estos resultados están determinados en su mayor parte por la baja reproducibilidad del efecto astigmático generado por las incisiones corneales relajantes.Tesis Doctoral Evaluación de la micro-blefaroexfoliación del borde libre del párpado, luz pulsada intensa y expresión glandular como tratamiento combinado en la enfermedad del ojo seco(2024-05-15) Ballesteros Sánchez, Antonio; Gargallo Martínez, Beatriz; Sánchez González, José María; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia CondensadaAntecedentes El Síndrome de ojo seco (DED) asociado a la disfunción de glándulas de Meibomio (MGD) es la forma más común de ojo seco. Actualmente, el tratamiento convencional, que se basa en terapia domiciliaria, solo suele conseguir un alivio temporal de los síntomas y signos . Además, la tasa de cumplimiento de este tratamiento es baja . Por ello, el objetivo principal de esta tesis doctoral es determinar la seguridad y eficacia de un nuevo tratamiento combinado de micro blefaroexfoliación (MBE), luz pulsada intensa (IPL) y expresión de glándulas de Meibomio (MGX). Metodología Se ha realizado una tesis doctoral de carácter industrial y por compendio de publicaciones. Para responder al objetivo principal de la tesis, se llevó a cabo un ensayo clínico controlado. Previamente, se revisaron sistemáticamente la seguridad y eficacia de la MBE, terapias con luz y MGX de forma individual. Posteriormente, se real izó un estudio longitudinal para determinar la repetibilidad intra observador de la lámpara de hendidura S390L Firefly WDR, utilizada en la medición de variables analizadas en el ensayo clínico controlado. Resultados El tratamiento combinado de MBE-IPL-MGX obtuvo resultados significativamente superiores con respecto a la terapia domiciliaria en aquellas variables relacionas con los síntomas de ojo seco, así como con la estabilidad de la película lagrimal, la morfología de las glándulas de Meibomio y su secreción. Además, la mejoría en la puntuación de secreción de las glándulas de Meibomio (MGYSS) fue significativamente superior en los grados 2 y 3 de MGD. En términos de seguridad, se reportó un 18 3 ± 10 1% de efectos adversos (AEs). En cuanto a las revisiones sistemáticas, la MBE consiguió una mayor reducción de los síntomas y signos que la terapia domiciliaria, así como una mayor liberación de meibum . Las terapias con luz mostraron resultados similares, destacando la mejoría de la calidad del meibum. Sin embargo, La MGX combinada con terapia domiciliaria solo mostró resultados significativos en la reducción de los síntomas. En cuanto a la seguridad, la MBE presentó un 2 4% de eventos AEs, mientras que las terapias con luz no generaron AEs. Sin embargo, los AEs de la MGX no pudieron ser analizados debido a la falta de datos en los estudios revisados. Con respecto a lámpara de hendidura S390L Firefly WDR, las variables relacionadas con la estabilidad de la película lagrimal obtuvieron los coeficientes de variación (CoV) más altos, mientras que las demás variables no obtuvieron CoV por encima de 0 18 . Además, los Sw y gráficos de Bland Altman fueron consistentes. Conclusiones En el tratamiento del DED asociado a la MGD, la combinación de MBE IPL MGX parece ser segura y efectiv a , logrando una reducción significativa de los síntomas y signos, mientras que mejora la calidad y cantidad del meibum liberado . Estos hallazgos también sugieren la consideración de este tratamiento combinado en las etapas más avanzadas de la enfermedad. Las revisiones sistemáticas parecen respaldar la seguridad y eficacia de la MBE y las terapias con luz en la reducción de los síntomas y signos. Además, la MBE parece mejorar el meibum de forma cuantitativa, mientras que las terapias con luz de forma cualitativa. Sin embargo, la MGX solo parece ser efectiva en la reducción de los síntomas y su seguridad sigue sin esclarecerse. La lámpara de hendidura S390L Firefly WDR mostró una alta repetibilidad intra-observador para todas las variables analizadas, excepto para la estabilidad de la película lagrimal, que fue moderada. A pesar de ello, los valores de CoV, Sw y los gráficos de Bland Altman fueron congruentes desde un punto de vista estadístico y clínico.Tesis Doctoral Processing and characterization of ceramic composites with two dimensional layered nanomaterials(2023-09-22) Muñoz Ferreiro, Carmen; Gallardo López, Ángela María; Poyato Galán, Rosalía; Chevalier, J.; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la materia condensadaThis 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.Tesis Doctoral Synthesis, structural characterization, and mechanical properties of advanced ceramics prepared via sol-gel(2023-06-28) Rivero Antúnez, Pedro; Morales Flórez, Víctor; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia CondensadaEsta 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.Tesis Doctoral Métodos para la caracterización de materiales magnetocalóricos multifásicos(2022-07-04) Díaz García, Álvaro; Franco García, Victorino; Law, Jia Yan; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia CondensadaThis 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.Tesis Doctoral Effect of Microstructure on Magnetocaloric properties of High Entropy Alloys(2022-06-02) Yin, Hangboce; Franco García, Victorino; Law, Jia Yan; Huang, Yong Jiang; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia CondensadaTesis Doctoral Propiedades mecánicas a bajas y altas temperaturas del óxido de erbio(2021-11-12) Mamani Calcina, Elmer Antonio; Jiménez Melendo, Manuel; Silva Vela, Alejandro; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia CondensadaSe 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.Tesis Doctoral Procesado y caracterización microestructural, mecánica y eléctrica de compuestos cerámica-grafeno(2021-10-01) López Pernía, Cristina; Gallardo López, Ángela María; Poyato Galán, Rosalía; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia CondensadaEl 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.
Tesis Doctoral Estudio magnetoestructural y cinético de las transiciones de fase en estado sólido de aleaciones metaestables basadas en Fe(2021-07-02) Manchón Gordón, Alejandro F.; Blázquez Gámez, Javier Sebastián; Conde Amiano, Clara Francisca; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia CondensadaEsta 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.Tesis Doctoral Determinación y estudio de algunas variables de electricidad atmosférica en Sevilla(1980-11-14) Leal Galbis, Juan; Márquez Delgado, Rafael; Hernández Montis, Vicente; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia CondensadaTesis Doctoral Fronteras de coincidencias en bicristales de plata(1980) Millán Muñoz, María; Márquez Delgado, Rafael; Conde Amiano, Alejandro; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia CondensadaTesis Doctoral Termoquímica del cambio iónico(1978-07) Algaba Roldán, José; Zamora Carranza, Manuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia CondensadaTesis Doctoral Optimización de sistemas de suministro de energía y de su impacto ambiental mediante métodos heurísticos(1999-06-30) González Monroy, Luis Ignacio; Córdoba Zurita, Antonio; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia CondensadaTesis Doctoral Propiedades mecánicas a alta temperatura y caracterización microestructural de compuestos AL2O2-SiC/whisker)-ZrO2(1995-11-20) Calderón Moreno, J. M.; Domínguez Rodríguez, Arturo; Ramírez de Arellano López, Antonio; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia CondensadaTesis Doctoral Cristalización de vídrios metálicos del sistema Fe-B-Si(1988-09-05) Miranda González, Hipólito; Conde Amiano, Alejandro; Conde Amiano, Clara Francisca; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia CondensadaTesis Doctoral Hydrogen Storage Mechanisms in Mg-based nanocrystalline materials(2006-12) Friedrichs, Oliver; Fernández Camacho, Asunción; Sánchez López, Juan Carlos; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada