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Mecanoquímica y Reactividad de Materiales

Broad objectives:
Application of non-conventional methodologies (mechanochemistry, sonication, microwaves, and SCTA) in the development of new leading materials, Study of the chemical reactivity of materials under operating conditions, Materials diagnostics in Cultural Heritage
Specific objectives:
Design and implementation of instrumentation for non-conventional processing
Specific advantages
Exhaustive control of the chemical processing to produce tailored materials, New scientific equipments for processing and characterisation of materials at high temperature. Solid background and international recognition on Thermal Analysis, Mechanochemistry, Development of non destructive techniques for Cultural Heritage studies

Desarrollo de cermets con aleaciones de alta entropía de mezcla como fase ligante para aplicaciones de mecanizado



Investigador Principal: Francisco José Gotor Martínez
Periodo: 01-01-2015 / 31-12-2018
Organismo Financiador: Ministerio de Economía y Competitividad
Código: MAT2014-52407-R
Componentes: José Manuel Córdoba Gallego, María Dolores Alcalá González, Pedro José Sánchez Soto, Concepción Real Pérez, María Jesús Sayagués de Vega

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El mecanizado es parte esencial de los procesos de fabricación empleados en muchos sectores industriales y posee una importante implicación económica, al representar una proporción significativa del coste total de fabricación. El éxito del mecanizado depende de múltiples factores, entre los que destaca la herramienta de corte utilizada. El mecanizado de alta velocidad y de los materiales denominados difíciles de mecanizar, como las superaleaciones empleadas en la fabricación de motores a reacción, imponen unas condiciones extremas de trabajo caracterizadas por altas temperaturas, presiones y tensiones, que pueden provocar el fallo prematuro en servicio de la herramienta de corte. Además, el deterioro de la herramienta, debido a un excesivo desgaste y deformación, hace que resulte difícil mantener las tolerancias y la integridad de la superficie mecanizada, lo que compromete seriamente las propiedades de fatiga de la pieza y, por tanto, su aplicabilidad y vida útil. La importante implicación económica de este tipo de mecanizados hace que la industria europea se haya marcado como objetivo primordial mejorar la productividad de estos procesos e incrementar su precisión y calidad, promoviendo la búsqueda de nuevos materiales para herramienta que se adapten mejor a estos nuevos requerimientos.
De los materiales para herramienta que se emplean en la actualidad, los cermets son los que mejor se adaptarían a las exigencias de estos mecanizados, ya que poseen una alta resistencia al desgaste, una estabilidad química elevada y una resistencia mecánica que se mantiene a alta temperatura. Pero, sería necesario mejorar ostensiblemente la tenacidad de fractura y la tolerancia al daño hasta valores próximos a los que presentan los carburos cementados. Durante los últimos años se ha producido un continuado proceso de optimización de los cermets, modificando principalmente la microestructura y la composición química de las fases cerámicas empleadas. En el proyecto MAT2011-22981 demostramos que los cermets denominados de solución sólida completa, caracterizados por poseer una única fase cerámica homogénea formada por un carbonitruro complejo, permiten alcanzar una buena combinación de dureza y tenacidad y una alta resistencia a la oxidación.
En el presente proyecto, que puede considerarse como complementario al MAT2011-22981, se pretende mejorar aún más las propiedades de los cermets, pero actuando en este caso sobre la fase ligante, que es en última instancia la principal causante de la cohesión y la tenacidad del material. Las aleaciones de alta entropía de mezcla se postulan como candidatas idóneas para sustituir a las fases ligantes actuales, ya que presentan una alta resistencia, una buena ductilidad y un excelente comportamiento mecánico a elevadas temperaturas. El objetivo general del presente proyecto se centra en el desarrollo de cermets de solución sólida completa con una fase metálica ligante formada por aleaciones de alta entropía de mezcla. Los materiales que se desarrollarán poseerán una microestructura sencilla, similar a la que presentan los actuales carburos cementados, pero con una elevada complejidad composicional, ya que ambas fases constituyentes (cerámica y metálica) serán soluciones sólidas con un número importante de componentes, al menos cinco. Con estos nuevos cermets, se pretenden mantener las propiedades óptimas que presentan actualmente y mejorar aquellas que limitan su uso potencial en los mecanizados más exigentes.


Almacenamiento TErmoQuímico Híbrido de energía SOLAR concentrada SOLARTEQH



Investigador Principal: Luis Allan Pérez Maqueda
Periodo: 01-01-2015 / 31-12-2017
Organismo Financiador: Ministerio de Economía y Competitividad
Código: CTQ2014-52763-C2-1-R
Componentes: María Jesús Diánez Millán, José Manuel Criado Luque

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Actualmente existen proyectos dentro de los prgramas Sunshot (USA) y FP7 (UE) en los que se analiza la viabilidad de lechos fluidizados de sólidos granulados para el almacenamiento químico de energía solar concentrada. Uno de los materiales considerados es la caliza natural (CaCO3), abundante y barata. Usando una mezcla CO2/aire en  porcentajes relativos adecuados a las temperaturas de trabajo (600ºC-900ºC) se descarbonataría el CaCO3 mediante reacción endotérmica en períodos de elevada irradiación o se  carbonataría el CaO liberando calor cuando la temperatura descendiese por debajo de un cierto valor. Mediante la variación del %CO2 en el gas de fluidización se provocarían las reacciones de descarbonatación-carbonatación según se desee reducir o aumentar la temperatura del lecho en función de la intensidad de radiación solar y de la demanda. Este control ayudaría a paliar el efecto de la variabilidad de la intensidad de radiación solar sobre la transferencia de calor al ciclo de vapor para la producción de corriente eléctrica. Además de tratarse de un almacenamiento de energía sin pérdidas, la densidad energética del CaCO3 (~1 MWhr/m3) es mayor que la de las sales fundidas actualmente empleadas en plantas comerciales (0.25-0.40 MWhr/m3), siendo además la caliza un material no corrosivo, no degradable y que permitiría operar a mayores temperaturas y aumentar así la eficiencia de conversión termoeléctrica. No obstante, la fluidización de la caliza es altamente heterogénea, formándose canales de gas y agregados no fluidizables en el lecho que reducirían en gran medida la transferencia térmica, la eficacia de contacto sólido/gas y por tanto el grado de conversión. Por otra parte, se han puesto en marcha plantas piloto basadas en almacenamiento térmico en lechos fluidizados de sólidos granulados inertes de alta capacidad calorífica como la arena o el carburo de silicio que presentan un estado de fluidización uniforme con alta transferencia térmica. Estos sistemas poseen inevitables pérdidas térmicas y son necesarios grandes volúmenes para garantizar el suministro de calor al ciclo de vapor en períodos de baja radiación. Nuestro proyecto se basa en complementar de manera sinérgica las ventajas del almacenamiento térmico en lechos fluidizados de sólidos inertes con el químico mediante lechos fluidizados de mezclas de sólidos inertes fluidizables con otros basados en CaO (arena y caliza naturales por ejemplo). En nuestro trabajo evaluaremos la transferencia y almacenamiento de energía solar concentrada de estos sistemas híbridos. El plan de trabajo contemplará acotar las condiciones óptimas de concentración de CO2 en el gas de fluidización y proporción de arena/caliza en función de la temperatura para las que la eficacia de almacenamiento se viera optimizada. Estudiaremos las propiedades físicas y químicas de mezclas de arena/caliza y los parámetros físicos que favorezcan la transferencia y almacenamiento de calor en función de la intensidad de la radiación solar. Así mismo se explorarán métodos de estabilización térmica del CaO con el objeto de incrementar la reversibilidad de carbonatación/calcinación en condiciones prácticas. De manera paralela se desarrollará un modelo termodinámico que incluya aquellos procesos que afectan a la eficiencia energética del mismo y sirva para establecer parámetros óptimos de operación con el objetivo final de transferencia al sector tecnológico para lo que se contará con el apoyo de Abengoa Solar.


Nanogeneradores ferroeléctricos basados en polímeros para aplicaciones en generación de energía y sensores



Investigador Principal: Pedro E. Sánchez Jiménez
Periodo: 01-10-2014 / 30-09-2016
Organismo Financiador: Junta de Andalucia
Código: TAPOST-134. Programa Talent HUB
Componentes:

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La generación de energía a partir de fuentes ambientales ha generado un enorme interés pues ofrece una slución energética para aplicaciones de bajo consumo tales como sensores inalámbricos, dispositivos portátiles, implantes biomédicos o dispositivos de monitorización estructural o medioambiental. Por ejemplo, se considera que el número de dispositivos de uso diario conectados a internet se estima 50.000 millones para el año 2020. La mayoría de estos dispositivos (“internet of things”) son de un tamaño muy reducido o se encuentran integrados en otros equipos mayores.  La manera más sostenible de proporcionar energía a estos dispositivos es la autogeneración, de tal manera que no sea necesario recargarlos durante toda su vida útil. En este sentido, la generación de energía a partir de vibraciones ambientales es particularmente atractiva pues es una fuente de disponibilidad casi ilimitada y extraordinariamente barata al producirse por fuentes tales como las partes móviles de equipos, fluidos o incluso personas. Los generadores piezoeléctricos de escala nanométrica, también conocidos como nanogeneradores, son capaces de convertir vibraciones a pequeña escala en energía eléctrica, y por tanto son candidatos para reemplazar baterías que requieran una recarga constante, las cuales no se redimensionan con facilidad a muy pequeño tamaño   La generación de energía mediante nanogeneradores piezoeléctricos es una tecnología emergente y esta propuesta se basa en la preparación de materials novedosos polímero-cerámica con propiedades piezoeléctricas que puedan utilizarse para diseñar dispositivos baratos, medioambientalmente limpios y que se puedan integrar fácilmente como nanogeneradores en dispositivos electrónicos.


Síntesis y caracterización de materiales cerámicos no oxídicos obtenidos por descomposición de precursores poliméricos



Investigador Principal: Pedro E. Sánchez Jiménez
Periodo: 16-05-2014 / 15-05-2016
Organismo Financiador: Junta de Andalucia
Código: TEP-1900
Componentes: Antonio Perejón Pazo, Cristina García Garrido

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En los últimos años se ha incrementado sustancialmente el interés por las cerámicas derivadas de polímeros debido al amplísimo abanico de potenciales propiedades que presentan. Este tipo de cerámicas son más conocidas por las siglas PDC (polymer derived ceramics). Estos materiales se obtienen como producto de la descomposición térmica de un precursor polimérico, que deja como residuo una cerámica, habitualmente de naturaleza no oxídica, de tipo SiC, Si3N4, BN, etc. Las PDCs presentan una serie de propiedades termomecánicas y eléctricas de gran interés, así como una elevada resistencia a la temperatura y a la oxidación que los hacen muy adecuados para aplicaciones en condiciones extremas. Así, se han propuesto numerosas aplicaciones que abarcan desde la nanotecnología a la aeronáutica. Una importante ventaja es que dichas propiedades dependen en gran medida de las características químicas del precursor polimérico de partida así como del procedimiento de conversión en cerámica. Por tanto, es posible dirigir las propiedades de la cerámica final seleccionando cuidadosamente el precursor y las condiciones experimentales de ceramización. Además, las temperaturas necesarias para obtener materiales cerámicas por esta vía son relativamente suaves si se comparan con las necesarias mediante procesado cerámico convencional por consolidación de polvos cerámicos. Sin embargo, estos materiales presentan una limitación para ciertas aplicaciones debido a que durante la transformación en cerámica se producen defectos o fracturas que pueden llegar a hacer inservible el material. A pesar de su importancia, existen pocos estudios sistemáticos en los que se haya abordado la influencia de las condiciones de preparación en las propiedades finales de las cerámicas. En concreto, se planea utilizar los métodos de control inteligente de temperatura para el procesado de estos precursores poliméricos precerámicos. Esta metodología permite controlar con gran precisión las condiciones experimentales y ha demostrado ser muy útil para de controlar la estructura y microestructrura de productos preparados a partir de transformaciones térmicas de precursores. Así mediante el uso de los métodos de control inteligente de temperatura pretendemos obtener PDC libres de defectos, estudiar la influencia de las condiciones de la preparación en la nanoestructura de los productos y ahondar en el conocimiento de los procesos de conversión polímero-cerámica. Los productos obtenidos se caracterizarán en cuanto a su nanoestructura y propiedades, en particular la piezoresistividad, porosidad, capacidad de inserción de litio y la resistencia a la oxidación. 


Preparación por molienda reactiva de nanocomposites de interés tecnológico



Investigador Principal: Luis A. Pérez Maqueda
Periodo: 16-05-2013 / 15-05-2017
Organismo Financiador: Junta de Andalucía
Código: P11-TEP-7858 (Proyecto de Excelencia)
Componentes: José Manuel Criado Luque, María Jesús Diánes Millán, José Luís Pérez Rodríguez, Juan Poyato Ferrera, Pedro Enrique Sánchez Jiménez, Antonio Perejón Pazo

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Los materiales compuestos nanométricos o nanocomposites presentan un gran interés tecnológico y académico. Estos materiales están constituidos por dos o más fases diferentes con un grado de interacción nanométrico pues una de las fases presenta al menos una dimensión menor de 100 nm. Ello les confiere unas propiedades que no se pueden conseguir con composites o materiales convencionales. En el presente proyecto se propone el uso de la molienda reactiva para obtener nanocomposites de diversa naturaleza. Esta estrategia es sostenible desde el punto de vista medioambiental a la vez que sencilla de aplicar y escalar. Para este propósito se pretende desarrollar, con la imprescindible colaboración de la empresa andaluza de ingeniería mecánica MC2, un molino planetario de alta energía con características específicas y únicas con respecto a los equipos actualmente disponibles en el mercado. Dicha empresa llevará a cabo además un estudio de las fuerzas que operan sobre la muestra en función de las variables operacionales del molino, lo que contribuirá a una mjor comprensión del mecanismo de las reacciones mecanoquímicas. Se llevará a cabo la síntesis por molienda reactiva de dos tipos de nanocomposites: a) nanocomposites de cobre reforzado tanto con inclusiones cerámicas como por precipitación a partir de aleaciones en base de cobre preparadas por aleado mecánico y b) nanocomposites tanto de zirconia parcialmente estabilizada (PSZ) como de zirconia totalmente estabilizada (TSZ) reforzada con alúmina. En este último caso, se propone para la sinterización de los polvos cerámicos, preparados por molienda reactiva, un método novedoso que implica calentar la muestra a la vez que se somete a un campo eléctrico. Con este procedimiento se espera una reducción drástica de la temperatura requerida para la compactación total de la zirconia. El estudio de la cinética de sinterización bajo los efectos de un campo eléctrico se llevará a cabo mediante un equipo a desarrollar en el proyecto a partir de un dilatómetro que se modificará de modo que permita seguir la evolución de la dimensión de la muestra en función de la temperatura estando ésta sometida a un campo eléctrico.


Diseño por procedimientos mecanoquímicos de materiales estructurales para aplicaciones tecnológicas de alta temperatura



Investigador Principal: Francisco José Gotor Martínez
Periodo: 01-01-2012 / 31-12-2014
Organismo Financiador: Ministerio de Ciencia e Innovación
Código: MAT2011-22981
Componentes: M. Jesús Sayagués de Vega, Concepción Real Pérez, M. Dolores Alcalá González, Pedro José Sánchez Soto, José Manuel Córdoba Gallego, Ernesto Chicardi Augusto

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Los carburos, nitruros y boruros de los metales de transición son componentes esenciales de un gran número de materiales compuestos empleados para fines estructurales y de protección a altas temperaturas. Esto es debido a una excelente combinación de propiedades físicas y químicas que les confiere una buena resistencia mecánica, al desgaste, a la oxidación y a la corrosión. Los materiales basados en estos compuestos refractarios se vienen diseñando con un importante carácter multifásico, condicionado por la alta multifuncionalidad que se les exige y por la imposibilidad de alcanzar las propiedades requeridas a partir de un único compuesto.

Durante el procesado de estos materiales es frecuente observar importantes gradientes de composición e interacciones entre las distintas fases constitutivas que dificultan alcanzar las propiedades deseadas. En el presente proyecto, pretendemos abordar un nuevo diseño para este tipo de materiales consistente en incorporar la mayor parte de sus componentes esenciales como soluciones sólidas complejas. Esto permitirá reducir el número final de fases en el material y obtener con mayor garantía de éxito las propiedades preestablecidas para las diversas aplicaciones tecnológicas. Para ello, planteamos una nueva ruta de síntesis basada en el proceso mecanoquímico denominado reacción de auto-propagación inducida mecánicamente (MSR), ya que nuestro grupo ha demostrado que este método permite obtener de manera sencilla soluciones sólidas pertenecientes a los sistemas MT-B-C-N con un elevado control de la estequiometría. El objetivo principal del presente proyecto consiste en incorporar el método MSR a la metodología empleada para el desarrollo de materiales constituidos por soluciones sólidas que puedan ser utilizados en aplicaciones de alta temperatura. Se pretende caracterizar adecuadamente las propiedades de los materiales obtenidos y compararlas con aquellos fabricados con la metodología hasta ahora empleada.


Procesado de cerámicas avanzadas a partir de precursores poliméricos (PDC) por métodos de control inteligente de la temperatura



Investigador Principal: Luis Pérez Maqueda
Periodo: 01-01-2012 / 31-12-2014
Organismo Financiador: Ministerio de Ciencia e Innovación
Código: CTQ2011-27626
Componentes: Maria Jesús Diánez Millán, José Manuel Criado Luque, Pedro E. Sánchez Jiménez, Antonio Perejón Pazo

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Los materiales cerámicos preparados a partir de precursores poliméricos, más conocidos por las siglas PDC (polymer derived ceramics), constituyen un tema de gran interés actual. Estos materiales se preparan a partir de un polímero, que se somete a un proceso de curado previo a su descomposición térmica a temperaturas relativamente suaves si se comparan con las requeridas en un procesado cerámico convencional a partir de precursores en polvo. Este método presenta la ventaja de conducir directamente al producto final consolidado sin requerir el complejo proceso de compactación requerida por los métodos convencionales de procesado cerámico. Es por lo tanto un método "near-net shape". Estos materiales presentan propiedades eléctricas, termomecánicas y de resistencia a la oxidación muy interesantes que le confieren un amplio potencial de aplicaciones que abarcan desde la nanotecnología a la aeronáutica. Sin embargo, una limitación importante en la síntesis de estos materiales radica en la dificultad de controlar la velocidad de descomposición térmica de la pieza precerámica polimérica de modo que no se produzcan defectos, tales como fracturas, que hacen inservible el material. En este proyecto se propone el uso de los métodos de control inteligente de temperatura para el procesado de estos precursores poliméricos precerámicos. En estudios previos hemos puesto de manifiesto las ventajas de esta metodología para controlar la estructura y microestructrura de productos preparados a partir de transformaciones térmicas de precursores y para estudios cinéticos de reacciones en estado sólido. Así mediante el uso de los métodos de control inteligente de temperatura pretendemos obtener PDC libres de defectos, estudiar la influencia de las condiciones de la preparación en la nanoestructura de los productos y ahondar en el conocimiento de los procesos de conversión polímero-cerámica, con especial hincapié en el estudio de las cinéticas de los procesos involucrados. Los productos obtenidos se caracterizarán en cuanto a su nanoestructura y propiedades, en particular el coeficiente piezoeléctrico, la capacidad de inserción de litio y la resistencia a la oxidación.


Mecanosíntesis de materiales de interés tecnológico



Investigador Principal: Francisco José Gotor Martínez
Periodo: 01-01-2011 / 31-12-2011
Organismo Financiador: Ministerio de Ciencia e Innovación
Código: MAT2010-17046
Componentes: M. Jesús Sayagués de Vega, Concepción Real Pérez, M. Dolores Alcalá González, José Manuel Córdoba Gallego, Ernesto Chicardi Augusto

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Los molinos de bolas de alta energía, planetarios, vibratorios y en menor medida los de atrición, son capaces de transferir a un sólido (ó una mezcla) cantidades importantes de energía mecánica. Los efectos de esta acción mecánica no se reducen sólo a una gradual disminución del tamaño de las partículas, sino que es posible inducir reacciones químicas en estado sólido. Como los procesos repetidos de fractura y soldadura de las partículas aumentan el área de contacto de los reactivos y se generan sin cesar superficies frescas, los procesos continuados de interdifusión hacen que la reacción ocurra a temperatura ambiente. La nueva fase formada posee, en general, un carácter nanoestructurado y presenta un gran número de defectos, lo que incide positivamente en la posterior etapa (si fuera necesaria) de sinterización. Estos procesos denominados mecanoquímicos constituyen una vía atractiva y alternativa en la síntesis de materiales nanocristalinos. Se trata de un método muy versátil que permite obtener un gran número de materiales en forma masiva, a temperatura ambiente y con un equipamiento relativamente sencillo. Este tipo de procesos es muy competitivo en término de costes y no genera ningún tipo de residuo, lo que le confiere un extraordinario valor añadido. Es un método especialmente prometedor en la obtención de soluciones sólidas complejas y de materiales compuestos tanto por su preparación con un carácter nanométrico como por la excelente homogeneidad y dispersión de los distintos constituyentes. En el presente proyecto, se pretende demostrar con ejemplos concretos que la aplicación de los procesos mecanoquímicos al campo de la síntesis de materiales permite desarrollar productos de manera más simple o que no serían posible de obtener por otros procedimientos. Los sistemas seleccionados como objeto de estudio son los siguientes: (i) carburos, nitruros y boruros de metales de transición, y (ii) óxidos mixtos con estructura perovskita de fórmula general (A1-xA’x)(B1-yB’y)O3-z (A/A’=La, Sr; B/B’=Mn, Cr, Mg, Ga). En el primer caso, se pretenden desarrollar materiales compuestos para fines estructurales basados en soluciones sólidas complejas de los compuestos refractarios especificados. En el segundo caso, se pretenden desarrollar los distintos componentes de las pilas cerámicas de combustible de forma que todos tengan la misma estructura perovskita y gran similitud composicional. Por último, indicar que se intentarán estudiar y modelizar los procesos mecanoquímicos de alta energía con el fin de realizar con mayor garantía de éxito su posible escalado.


Estudio de los procesos de degradación de los materiales utilizados en la construcción de Órganos Históricos



Investigador Principal: Angel Justo Erbez
Periodo: 2010 / 2013
Organismo Financiador: Ministerio de Ciencia e Innovación
Código: MAT2010-20660
Componentes: Adolfo Iñigo Iñigo, Juan Poyato Ferrera, José Luis Pérez Rodríguez, Liz Karen Herrera Quintero, Angel Justo Estebaranz, Adrián Durán Benito, M. Carmen Jiménez de Haro, Belinda Sigüenza Carballo

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El principal objetivo del proyecto es conocer la composición, microestructura y propiedades mecánicas de las aleaciones estaño-plomo de tubos de órganos históricos españoles. Además se estudiarán los procesos de degradación y corrosión sobre los tubos, así como los productos generados por dichos procesos. Los análisis se realizarán en diferentes Institutos Científicos y Tecnológicos españoles (ICMSE, AIMEN, IRNASA) y grandes instalaciones europeas (ESRF, C2RMF). Se persigue conocer los vectores que provocan los procesos de corrosión, como son los compuestos volátiles desprendidos de las maderas y otros materiales orgánicos utilizados en la construcción de órganos, vapor de agua y/o anhídrido carbónico. Los trabajos se realizarán en materiales con diferentes grados de corrosión tomados en los propios instrumentos, incluyendo principalmente aleaciones metálicas y maderas. Además, se prepararán aleaciones en el taller de organería Grenzing con distintas proporciones estaño-plomo, y con trazas de otros elementos como As o Bi. Estas aleaciones se someterán a ensayos de corrosión acelerada y se correlacionarán los resultados de la composición y los ensayos de resistencia a la tracción y de fluencia con la velocidad de corrosión. Se compararán los resultados obtenidos en el laboratorio (aleaciones preparadas) con las muestras procedentes de los órganos y se sacarán conclusiones acerca de las posibles causas de alteración, las composiciones idóneas para las restauraciones y las aleaciones más resistentes a la corrosión para aplicarlas a la construcción de órganos nuevos.


Preparación de materiales multiferroicos por métodos mecano-químicos y térmicos con control inteligente de temperatura



Investigador Principal: Luis A. Pérez Maqueda
Periodo: 01-01-2009 / 31-12-2011
Organismo Financiador: Ministerio de Ciencia y Tecnología
Código: MAT2008-06619
Componentes: Maria Jesús Diánez Millán, José Manuel Criado Luque

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Los materiales multiferroicos, aquellos que presentan simultaneamente dos o mas propiedades ferroicas, tienen un gran interés en la actualidad debido al gran número de apli-caciones que pueden derivarse de sus propiedades. A pesar del interés suscitado por estos materiales, Su dificultad de preparación por métodos convencionales como fases puras de estequiometria controlada y pureza adecuada limita sus aplicaciones. En este proyecto se propone el uso de dos métodos alternativos para la preparación de materiales multiferroicos con composición, estructura y microestructura controlada: a) la síntesis mecanoquímica directa y b) la descomposici6n de precursores mediante métodos térmicos con control inteligente de la temperatura. EI primer método implica la utilización de un molino planetario de alta energía de molienda, diseñado por nosotros en colaboración con la empresa MC2, Ingeniería y Sistemas, que permite controlar la atmósfera durante la mecanosíntesis hasta presiones de 20 atmósferas de cualquier gas inerte o reactivo seleccionado. EI método alternativo al propuesto anteriormente implica la preparación de diversos precursores y su posterior descomposición mediante el método de control inteligente de la temperatura. En este método, el propio proceso es quien determina, automáticamente, la progresión de la temperatura según una función de evolución del grado de avance del proceso con el tiempo, a diferencia de los convencionales, donde el operador predetermina una función temperatura-tiempo. En publicaciones previas hemos puesto de manifiesto que este método permite un control muy preciso de la textura y microestructura del producto, que no es posible empleando métodos convencionales de calentamiento. Las muestras preparadas se caracterizaran en cuanto al estado de oxidaci6n de las especies, estructura, microestructura y propiedades.


Mecanosíntesis de hidruros metálicos y perowskitas multiferróicas en un molino planetario de alta energía de molienda bajo presiónes elevadas



Investigador Principal: Luis Allan Pérez Maqueda
Periodo: 01-02-2008 / 31-03-2011
Organismo Financiador: Junta de Andalucía
Código: TEP-03002
Componentes: Gotor, F.J., Diánez, M.J., Criado, J.M., Alcalá, M.D., Poyato, J., Pérez Rodríguez, J.L., Sánchez Jiménez, P.E.

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El objetivo principal del proyecto implica la utilización de un molino planetario de alta energía de molienda, diseñado en colaboración con la empresa andaluza MC2, Ingeniería y Sistemas, S.L., que permite controlar la atmósfera durante la mecanosíntesis hasta presiones de 20 atmósferas de cualquier gas inerte o reactivo seleccionado, para la síntesis mecanoquí-mica directa de dos tipos de materiales: hidruros de magnesio modificados de interés en el almacenamiento de hidrógeno y cerámicas multiferróicas. En este proyecto se propone por primera vez la preparación de cerámicas multiferróicas con estructura perowskita mediante molienda reactiva en atmósfera controlada a temperatura ambiente. Proponer nuevos métodos de síntesis para estos materiales es de gran interés pues su uso está limitado por sus dificultades de preparación, que requieren el uso de temperaturas relativamente elevadas y presiones de varios GPa. Las cerámicas preparadas se caracterizarán mediante la medida de sus propiedades eléctricas y magnéticas, correlacionándolas con su estructura y microestructura. Los hidruros de magnesio modificados se prepararán por reacción mecanoquímica directa sólido-gas bajo elevadas presiones de hidrógeno. Los materiales obtenidos se caracterizarán en cuanto a su estructura, microestructura y comportamiento como sistemas para el almacenamiento de hidrógeno; realizando una evaluación de las cinéticas de deshidrogenación e hidrogenación. También se propone el uso de los métodos de control inteligente de temperatura para optimizar el intercambio de hidrógeno.


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