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Las propiedades luminiscentes del cuarzo y de los feldespatos, que son componentes mayoritarios de los materiales cerámicos tradicionales (ladrillos, azulejos o porcelanas), varían considerablemente durante el proceso de fabricación que implica un calentamiento hasta ∼900ºC en ladrillos o ∼1200ºC en porcelanas. En este trabajo se ha estudiado como varía la luminiscencia de un feldespato potásico (KAlSi3O8) perfectamente caracterizado cuando es sometido a (i) tratamientos térmicos y (ii) exposición al infrarrojo. Se ha observado que calentamientos progresivos desde 2 hasta 96 horas a una temperatura de 500ºC producen un aumento proporcional de la intensidad en las curvas de radioluminiscencia (RL) y catodoluminiscencia (CL) sin modificar su forma. Dado que no se ha apreciado cambio alguno en la estructura cristalina estudiada por difracción de rayos X, es probable que esta variación de la intensidad sea debida a una auto-difusión de los iones alcalinos (K, Li, Na o Rb) a través de las interfases de la red. Por otra parte, la emisión termoluminiscente (TL) del feldespato potásico se desplaza moderadamente hacia altas temperaturas cuando previamente es expuesto a radiación infrarroja durante 10 minutos. Es probable que este fenómeno sea debido a una transición electrónica por efecto túnel desde trampas más superficiales hacia trampas más profundas o a un mecanismo continuo en la distribución de las trampas.

La utilización de la difracción de neutrones a alta temperatura, aplicada a la investigación de procesos de sinterización reactiva, permite el estudio de las reacciones que tienen lugar in situ y, debido a su excelente poder de resolución temporal, la identificación de posibles fases transitorias de corta vida. Este trabajo recoge algunos de los resultados obtenidos durante la descomposición de la dolomita MgCa(CO3)2 y los primeros estadios (hasta 1300º C) de la sinterización reactiva de mezclas de dolomita con alúmina (Al2O3) y dolomita con circón (ZrSiO4). Teniendo en cuenta estos datos se han establecido las secuencias de reacción, así como la formación de distintas fases transitorias en cada uno de los sistemas. Así mismo, se han determinado las energías de activación correspondientes a la descomposición del MgCa(CO3)2 y del CaCO3 en compactos de MgCa (CO3)2 puro y en las mezclas estudiadas. Adicionalmente, mediante refinamiento Rietveld se ha determinado la variación con la temperatura de los parámetros cristalinos a y c de la celda unidad del MgCa(CO3)2 hasta temperaturas próximas a su descomposición (700º C).

Se investiga la variación con el pH de las propiedades ópticas (absorción y luminiscencia) de moléculas de fluoresceína incorporadas a recubrimientos porosos sol-gel en un intervalo de concentraciones comprendido entre 0,5 y 3,8 % en peso. Los espectros de absorción de los recubrimientos presentan bandas principales en 435 nm y 487 nm para pH ácido y básico, respectivamente. Al comparar con los espectros de las disoluciones, la posición de ambos máximos se desplaza hacia el rojo y aparecen en 438 nm y 492 nm. La dependencia de la absorción de la fluoresceína en recubrimientos y disoluciones se ajusta a la ley de Lambert-Beer. Al excitar los recubrimientos y las disoluciones con fotones de la región en que la absorción es importante, los espectros de fotoluminiscencia muestran una banda ancha principal en 520 nm, tanto para pH ácido como para básico. En este caso y contrariamente a lo observado en los espectros en disolución, la intensidad a 520 nm decrece con el pH al aumentar éste desde 2 a 12.

Las relaciones de compatibilidad del Al2O3, en el sistema cuaternario Al2O3-CaO-MgO-SiO2, se han establecido teniendo en cuenta los datos obtenidos por difracción de rayos X y microscopia electrónica de barrido con microanálisis por dispersión de energías de rayos X sobre muestras tratadas térmicamente y llevadas al equilibrio. La proyección de la superficie eutéctica, que limita el volumen primario de cristalización del Al2O3, se ha representado en función del contenido de cada una de las composiciones estudiadas expresadas en % de CaO, MgO y SiO2 recalculadas al 100% en peso. Se han determinado dos puntos invariantes en los cuales coexisten en equilibrio Al2O3 con tres fases sólidas y una fase líquida así como  las isotermas a cuyas temperaturas coexiste Al2O3 con otra fase sólida y un líquido.

En este trabajo se han estudiado láminas de silicalita con aplicación en los procesos de separación de gases. Dichas láminas se han depositado mediante síntesis hidrotermal durante distintos tiempos y usando varias composiciones en el gel precursor. La deposición se hizo sobre un soporte de alúmina con crecimiento preferencial en dos direcciones. Finalmente las láminas se calcinaron a 753 K durante 8 h para eliminar el agente estructurante, usando velocidades de calentamiento y enfriamiento de 0.5 y 1 K/min respectivamente. Las superficies resultantes se han analizado mediante microscopía de fuerza atómica en modo de contacto-intermitente (tapping) con el fin de ver si efectivamente se ha conseguido depositar cristales de silicalita en las direcciones indicadas y seguir la evolución de crecimiento de los núcleos. Por otro lado, se ha determinado la estructura porosa de la silicalita comprobando que los resultados concuerdan con los obtenidos por otras técnicas.

En este trabajo se propone un método polimórfico para el análisis cuantitativo de fases en la circona. Este procedimiento emplea un sistema de ecuaciones compatible y determinado que relaciona las intensidades de un conjunto de grupos de picos del espectro de difracción con las fracciones en peso de las diferentes fases presentes en la muestra. En dicho sistema, además de las abundancias relativas de las fases, se utilizan como incógnitas un conjunto de parámetros que dan cuenta de la aportación de las colas de los grupos de picos adyacentes al grupo de picos considerado. Este procedimiento se ha aplicado a un difractograma simulado correspondiente a una circona con 50% de fase cúbica, 25% de fase tetragonal y 25% de fase monoclínica y también a una muestra en polvo de circona fabricada mediante técnicas sol-gel.

Se aplica una nueva puerta termo-refrigerada de construcción propia, con varios tipos de sensores acoplados (Análisis Térmico Diferencial, Humedad Relativa, Radioluminiscencia), a un difractómetro clásico para registrar perfiles de difracción secuenciales isotermales y no-isotermales (en el rango de 17ºC-200ºC). Con este dispositivo se estudiarán procesos de deshidratación y contracción de una arcilla histórica de Toledo. Además, se ha utilizado un microscopio electrónico ambiental (ESEM) con una cámara térmica interna (de 17ºC a 1000ºC) para secar la arcilla y analizarla con el EDS hasta 400ºC. En ambos equipos se controló la temperatura y la humedad relativa dentro de las cámaras de análisis. Los movimientos de contracción de secado han reorientado planos (00l) de la illita, la muestra ha deshidratado hacia los 80ºC y ha deshidroxilado hacia los 280ºC. A elevadas temperaturas in situ (900ºC), se tomaron fotografías de óptica electrónica del óxido de calcio procedente de la descomposición de la calcita.

La protección medioambiental es uno de los factores que impulsan diversas áreas de la investigación en materiales. Existe la necesidad de la búsqueda de alternativas a las cerámicas ferro-piezoeléctricas comerciales basadas en los titanatos-circonatos de plomo, que requieren el manejo de grandes cantidades de óxido de plomo, muy tóxico, en su procesado. Los niobatos alcalinos se consideran buenos candidatos para esta sustitución. Sin embargo, es difícil conseguir cerámicas con altas densificaciones. De aquí la necesidad de investigar nuevas rutas de procesado.
La activación mecanoquímica se ha utilizado por primera vez en este trabajo para obtener cerámicas de Na1-xLixNbO3, en la región rica en Na. Se han activado mecanoquímicamente mezclas estequiométricas de  Na2CO3 o Na2O, Li2CO3 y Nb2O5 en un molino vibratorio. Se ha observado el progresivo ensanchamiento de los picos de difracción de rayos X  de las mezclas a medida que se aumentaba el tiempo de molienda, pero los precursores no llegan a ser amorfos para la difracción de rayos X. A partir de estos precursores se han obtenido cerámicas mediante sinterización o prensado en caliente y estudiado sus propiedades piezoeléctricas.

En este trabajo se estudia el comportamiento de una membrana comercial de pervaporación con una capa activa de zeolita NaA (Smart Chem., Reino Unido) aplicada a la separación de dos mezclas de origen industrial: tetrahidrofurano/agua con un contenido inicial de agua de 7,9% en peso y acetona/agua con un contenido inicial de agua de 3,25% en peso. Se ha caracterizado el flujo de agua y la selectividad de la separación, estudiándose la influencia de la composición y de la temperatura, en el rango 40 ºC - 65  ºC sobre ambos factores. Asimismo, se ha estudiado la estabilidad de la membrana en ciclos consecutivos de operación.

Se ha fabricado y caracterizado una membrana inorgánica compuesta (MC) consistente  en una capa delgada de TiO2 (fase atanasa) sobre un soporte poroso (SP) obtenido a partir de arcillas naturales. La caracterización química y estructural se ha realizado, principalmente, a partir de los resultados de XPS y de microscopía electrónica de barrido. También se ha realizado una caracterización electroquímica de ambas membranas (MC y SP) en contacto con disoluciones de NaCl a distintas concentraciones mediante medidas de espectrocopía de impedancias y potencial de membrana. Los resultados han permitido estimar parámetros geométricos de la capa de TiO2 y poner de manifiesto un carácter débilmente aniónico, con una permeselectividad catiónica del 10%.

En este trabajo, presentamos y discutimos experimentos de calorimetría a bajas temperaturas que hemos realizado en diferentes vidrios y cristales moleculares (de puentes de hidrógeno). En concreto, hemos medido el calor específico a bajas temperaturas Cp(T) para un conjunto de alcoholes sólidos: etanol normal y completamente deuterado, 1− y 2−propanol, y glicerol. El etanol presenta un muy interesante polimorfismo, con tres fases sólidas diferentes a bajas temperaturas:  un cristal estable perfectamente ordenado (monoclínico), un cristal (cúbico) con desorden orientacional o “vidrio orientacional”, y el vidrio estructural canónico (amorfo). Midiendo y comparando el calor específico a bajas temperaturas de las tres fases, en el rango de temperaturas del pico bosónico (2−10 K) así como en el de los estados de tuneleo por debajo de 1K, hemos podido proporcionar una confirmación cuantitativa de que el “comportamiento vítreo” no es una propiedad exclusiva de los sólidos amorfos. Por otra parte, el propanol es el monoalcohol más sencillo que cuenta con dos estereoisómeros (1− y 2−propanol), lo que nos permite estudiar directamente la influencia de la organización espacial de los átomos en las propiedades universales de los vidrios. Hemos medido el calor específico de ambos isómeros, encontrando una notable diferencia cuantitativa entre ellos. Finalmente, también hemos obtenido el calor específico a bajas temperaturas del glicerol en sus fases vítrea y cristalina.

Se ha estudiado el efecto de la nitruración a 1650 ºC durante 2 horas en la degradación hidrotérmica de una cerámica policristalina (Y-TZP) estabilizada con 2.5% molar de itria. Se ha observado que la microestructura superficial de la cerámica nitrurada es resistente a la transformación de fase t→m en presencia de agua a 100 ºC durante el período de tiempo investigado (850 horas), mientras que el material de partida se transforma en la superficie, pero no sufre ninguna reducción significativa en la resistencia. Sin embargo, en las muestras nitruradas se observa una disminución de la resistencia a flexión biaxial con el tiempo de ataque hidrotérmico, la cual se atribuye a la presencia de una cantidad importante de fase monoclínica en el interior de la muestra. Es decir, los granos situados en esta zona son más transformables en las probetas nitruradas, sin que el agua desempeñe aparentemente ningún papel en la degradación de la resistencia de estas muestras. El comportamiento observado frente a la degradación hidrotérmica en las condiciones estudiadas se atribuye al cambio en la estructura cristalina de la capa superficial y a la transformabilidad de la fase tetragonal a fase monoclínica en el interior de las muestras.

La técnica Sol-Gel se ha utilizado para sintetizar una serie de sistemas multicomponentes, entre ellos SiO2 – TiO2. El mayor problema en la obtención de geles multicomponentes estables es la desigual velocidad de hidrólisis y condensación que presentan los alcóxidos precursores de los cationes de interés. En este trabajo se muestra cómo adicionando acetilacetona, acacH, al sistema TEOS – Ti(OBu)4 – H2O se puede obtener un sol estable. Se tomaron diferentes concentraciones de los precursores de silicio y titanio y una sola concentración de acacH. Se utilizó espectroscopia infrarroja, FTIR, para identificar los grupos funcionales presentes en el sistema y además se midió regularmente la viscosidad para determinar cualitativamente el avance de la policondensación del sistema.

Se presentan los resultados obtenidos utilizando radiación microondas en la preparación de compuestos tipo hidrotalcita de composición Mg,Al-CO3, Mg,Cr-CO3, Ni,Al-CO3 y Zn,Ni,Al-CO3. Los materiales obtenidos se comparan con homólogos preparados por métodos convencionales. Se ha elaborado un protocolo de trabajo que permita obtener resultados reproducibles, siendo éste un aspecto novedoso de la utilización de microondas en la síntesis de sólidos inorgánicos. Los sólidos obtenidos fueron caracterizados mediante difracción de rayos X, análisis térmico, análisis químico elemental y adsorción-desorción de N2 a –196ºC. En todos los casos se obtuvieron compuestos tipo hidrotalcita con la composición química deseada. La cristalinidad final del sólido se ve afectada por el tiempo de exposición a la radiación microondas. Los materiales obtenidos utilizando microondas muestran una mayor homogeneidad en el tamaño de grano y un buen grado cristalino y mayor orden de las moléculas de agua interlaminares.

En este trabajo se elaboró un material vitrocerámico conteniendo la fase de hidroxiapatita, partiendo de residuos industriales y urbanos. Sobre la superficie del material se desarrollaron biopelículas de los microorganismos que aparecen habitualmente en las aguas residuales. Se hicieron ensayos de retención usando distintos metales pesados para evaluar la capacidad del material de eliminar tales elementos de un medio acuoso en presencia y ausencia de la biopelícula. Los resultados ponen de manifiesto la participación microbiana en los procesos de eliminación de los metales pesados del medio acuoso y ofrecen la posibilidad de utilizar el material vitrocerámico en un proceso de biorremediación de aguas contaminadas por metales pesados.

La cristalización de ZrSiO4 y su evolución con la temperatura se ha estudiado en la región rica en sílice, a partir de polvos amorfos y químicamente homogéneos de alumina-sílice-circona, preparados mediante método sol-gel usando mezclas de alcóxidos. Se obtuvo un vidrio con idéntica composición mediante enfriamiento rápido por inmersión en agua del material fundido. La  evolución y la  microestructura de los vidrios obtenidos se estudió mediante difracción de rayos X, infrarrojos, microscopía electrónica de barrido y análisis químico, en el rango de temperaturas hasta 1650oC. Los materiales están formados principalmente por fase amorfa hasta 1200oC, temperatura a la cual se observa la cristalización parcial de cristobalita. El análisis por espectroscopía de infrarrojos muestra bandas de circón en muestras tratadas térmicamente por encima de 1200oC. Las observaciones mediante microscopía electrónica confirman la cristalización de partículas de circón y circona a 1550oC. A 1650oC la cristobalita ha fundido y la única fase cristalina estable detectada mediante XRD tras 40 h a esta temperatura es circón.

Presentamos  medidas  de  la  conductividad  eléctrica  del  sistema  BIFEVOX      Bi4V2-xFexO11-y (0≤x≤0.9; 0≤y≤1), en el que se realiza la sustitución de iones V (IV) por Fe (III) de forma sistemática. La conductividad muestra un comportamiento potencial con la frecuencia, descrito por σ*(ω)=σdc[1+(jω/ωp)n], y conocido como respuesta dieléctrica universal. Análogamente, el módulo eléctrico presenta picos asimétricos, cuya función de relajación en el dominio del tiempo puede describirse mediante exponenciales “estiradas”  de  la  forma  φ(t)=exp(-(t/τσ)β). β da cuenta del grado de correlación del transporte iónico, siendo su valor, β=0.56±0.03, casi independiente de la temperatura y del contenido en Fe. Con el aumento en el contenido de Fe, la conductividad disminuye exponencialmente y la energía de activación del proceso de conducción aumenta de 0.20 a 0.97 eV. Estos resultados se discuten en términos de la ordenación de vacantes oxígeno al dopar con Fe (III).

Se analiza el efecto de la aplicación de las microondas durante 1,5 minutos sobre el cambio de volumen, porosidad y conductividad térmica de probetas de silicato de sodio/wollastonita. Se han estudiado mezclas con 20 a 100 % de silicato de sodio1. Se obtuvo una pérdida en masa del 19 % y un incremento de volumen del 50 % en mezclas con 20 % de silicato de sodio. A medida que el contenido de éste aumentó, la pérdida en masa se incrementó hasta 27 % y el cambio de volumen hasta en 500 % para probetas con 100 % de silicato de sodio. Se obtuvieron espumas cerámicas con porosidades totales de 65 % en probetas con 20 % de silicato de sodio (densidades aparente de 1,0 y real de 2,75 g/cc) y de 91 % en muestras con 100 % de silicato de sodio (densidades aparente de 0,182 y real de 2,0 g/cc).  El tamaño de poro más uniforme se obtuvo para contenidos del 80 % de silicato de sodio (10 a 30 μm). Las conductividades térmicas de las espumas cerámicas fueron de 0,2, 0,125 y 0,065 W/m·K para contenidos de 40, 70 y 100 % de silicato de sodio, respectivamente.

Las propiedades de un material cerámico están íntimamente relacionadas con el procesamiento seguido para su obtención, dado que éste determina en gran medida su microestructura. En este trabajo se ha diseñado un material cerámico, obtenido a partir de materias primas alternativas (residuos industriales y urbanos), encaminado a retener metales pesados en aguas contaminadas, siguiendo tres procesos distintos: colaje en molde de escayola, prensado uniaxial y extrusión. Para establecer una comparativa entre ellos se han preparado, en los tres casos, en forma de anillos Raschig. Se ha procedido a la caracterización físicoquímica de los materiales así obtenidos, observándose su microestructura mediante microscopía electrónica de barrido, superficie específica (BET), medidas de densidad en mercurio y helio, absorción de agua y porosidad. Asimismo se ha realizado un ensayo dinámico de retención de metales pesados con estos anillos en aguas simuladas, llevando a cabo análisis químicos mediante ICP-OES en las aguas depuradas.

Se estudia el desarrollo crstalino de CaO obtenido por calcinación (a temperatura máxima constante de 960ºC y  distintos tiempos de permanencia) de un carbonato cálcico molido (CCM) proveniente de  Clariana (Tarragona). Aplicando un método de análisis microestructural simplificado, de una sola línea, se analizan las reflexiones 111, 200, 220 y 311, asociadas a planos estructurales de mayor expresión morfológica y por ende de menor velocidad de crecimiento cristalino, obtienendose valores de tamaño de cristalito, con diferencias significativas para las distintas direcciones registradas  y situados entre 334 y 3796 Å. El orden de las correspondientes velocidades de crecimiento de cristalito analizadas es 111 < 100 < 110 < 311, coincidente con el de preferencia morfológica establecida por la ley de Donay y Harker.