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En este trabajo se estudian algunos aspectos  asociados con la síntesis, mediante procesamiento sol–gel, del aluminato de níquel. A los sólidos obtenidos se les determina la composición elemental mediante absorción atómica y fluorescencia de rayos–X, se les  investiga la textura por sortometría de N2 a 77 K, se les analiza la estructura por difracción de rayos–X y se les examina la morfología con microscopía electrónica de barrido. Los resultados muestran que la hidrólisis a 80 °C y pH 10 de tri–sec–butóxido de aluminio en presencia de nitrato de níquel conduce a un xerogel  cuyo tratamiento a 900 °C resulta en un sólido azul brillante, finamente dividido, poroso y altamente compatible con la espinela NiAl2O4. La textura de estos materiales se manifiesta por isotermas adsorción–desorción de nitrógeno tipo IV y anillos de histéresis tipo E; se verifica que la temperatura de hidrólisis no ejerce una marcada influencia sobre el área superficial de los sólidos  y se comprueba que los sólidos poseen una distribución monomodal  de tamaños de poro.

Se describe la evolución en el conocimiento sobre el titanato de plomo modificado con calcio, (Pb1-xCax) TiO3, a través de sus propiedades estructurales y ferroeléctricas en forma cerámica hasta la actualidad y el interés por su conformación en láminas delgadas. Se hace referencia a su aplicabilidad  en dispositivos electrónicos miniaturizados. Se aportan nuevos resultados experimentales en láminas delgadas de alto contenido en Ca, fabricadas mediante el método sol-gel. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto cómo las  propiedades medidas en cerámica se mantienen en lámina, aunque algo deprimidas. Se discute a la luz de los conocimientos actuales el diagrama de fases x-T, con especial atención a la aparición de la fase relaxora y a los  modelos estructurales propuestos. Debido a las peculiares propiedades dieléctricas de las láminas de PTCa con x = 0.50, se discute la posibilidad de emplearlas en la fabricación de  memorias dinámicas de acceso aleatorio (DRAM) de alta densidad y en la preparación de componentes electrónicos para alta frecuencia (varactores).

Las cerámicas magnetorresistivas, basadas en óxidos semi-metálicos ferromagnéticos han recibido una renovada atención en los últimos años debido a sus posibles aplicaciones. Se revisan aquí algunos de los recientes progresos en el desarrollo de materiales cerámicos magnetorresistivos como La2/3Sr1/3MnO3 y Sr2FeMoO6. Se revisitan sus propiedades básicas, las estrategias empleadas para entender y mejorar sus propiedades intrínsecas, llevando sus límites de operación a temperaturas muy por encima de temperatura ambiente, y el desarrollo de algunas aplicaciones. Este esfuerzo ha requerido al contribución de un gran número de actores. Comenzando por laboratorios de investigación, se ha implicado progresivamente a industrias que hoy en día están capacitadas para suministrar materias primas de alta calidad o para fabricar componentes magnetorresistivos a gran escala.

Para reducer la complejidad de los sistemas LTCC y así acelerar el desarrollo de láminas de LTCC con nuevas funcionalidades es necesario reducir el número de fases dentro de una determinada lámina. La mejor manera de hacer esto es usar sistemas cerámicos monofásicos libres de fase vítrea. Dicho sistema que consiste en materiales LTCC de baja- y alta-permitividad se ha desarrollado en base a compuestos de Bi-eulitita (permitividad; k’=16) y silenita (k’=40) y la solución sólida de δ-Bi2O3 con Nb2O5 (k’=90). Los análogos de Ge y Si de las silenitas y eulititas, y la solución sólida 0.75Bi2O3⋅0.25Nb2O5 cumplen los principales requerimientos de los LTCC respecto a su comportamiento de sinterización  (Ts=850-900oC), su compatibilidad química mutua y su compatibilidad con electrodos de plata, así como en lo concerniente a sus propiedades dieléctricas

Se han usado cálculos termodinámicos con condiciones adicionales para la conservación del carbono e hidrógeno para predecir la composición del gas obtenido mediante la oxidación parcial del metano en función de la presión parcial de oxígeno y de la temperatura; esto se ha usado para asegurar los requerimientos de estabilidad y permeabilidad al oxígeno de los materiales conductores mixtos empleados como membrana para este propósito. Un nuevo exámen de los conductores mixtos conocidos muestra que la mayoría de los materiales con la mayor permeabilidad todavía fallan en el cumplimiento de los requerimientos de estabilidad bajo condiciones reductoras. Otros materiales poseen suficiente estabilidad, pero su permeabilidad al oxígeno es insuficiente. Por ello se han empleado diferentes aproximaciones para intentar superar esas limitaciones, incluyendo cambios en la composición en las posiciones A y B de de las perovsquitas ABO3, y pruebas con materiales con estructuras diferentes. Se han obtenido resultados prometedores principalmente en algunos materiales con estructura perovsquita o estructuras relacionadas con K2NiF4. La estabilidad limitada de los materiales más prometedores muestra que los estudios deben hacerse principalmente sobre las limitaciones cinéticas del lado permeable para proteger el conductor mixto en condiciones reductoras severas.

En este trabajo hemos realizado cálculos ab-initio para el PbTiO3, con grupo espacial P4/mmm. El formalismo de la Teoría del Funcional de Densidad ha sido empleado con el funcional híbrido B3LYP. El análisis de la estructura de bandas y de la densidad de estados muestra que el gap es indirecto, en el caso de la banda del valencia los orbitales atómicos de los átomos de oxígenos prevalecen, con una pequeña participación del orbitales de los átomos de plomo; mientras los átomos de Ti son predominantes en la banda de conducción. La pérdida de simetría de la celda unidad lleva a una menor organización y la disminución del valor del gap en el titanato de plomo. Esta disminución de la energía necesaria para que un electrón pase de la banda valencia a la banda de conducción, y más importante, la aparición de niveles energéticos próximos en la zona de menor energía de la banda de conducción, explica la fotoluminiscencia observada en este material. El fenómeno de fotoluminiscencia en los titanatos en el estado amorfo, tiene su origen en la organización - distorsión de la red cristalina, influenciada por los modificadores de red.

En este trabajo se estudia el comportamiento de las componentes real e imaginaria de la permitividad dieléctrica compleja en función de la frecuencia (20 Hz-1 MHz) y la temperatura (115-350 K) de la perovskita laminar La1.5Sr0.5CoO4. Para realizar este estudio preparamos muestras policristalinas utilizando el método cerámico. El análisis por difracción de rayos X mostró la presencia de la fase deseada y una pequeña impureza de La2O3. Un estudio comparativo de las propiedades eléctricas y magnéticas de este compuesto con orden de carga (TCO∼750 K), reveló que básicamente se trata de un material semiconductor con un complejo antiferromagnetismo bidimensional que evoluciona con la temperatura debido a transiciones del estado de espín del Co3+ activadas térmicamente. Una investigación detallada de las propiedades dieléctricas  de este sistema nos permitió identificar dos fenómenos de relajación superpuestos: uno presente a bajas frecuencias (f<102 Hz) que se asocia con los procesos de conducción por “hopping” electrónico en este cristal iónico y otro de tipo dipolar que aparece a más altas frecuencias, que hemos identificado con el orden de carga de este sistema. Ambos fenómenos de relajación , incluida la dispersión de la conductividad frente a la frecuencia, fueron analizados en términos de la “respuesta dieléctrica universal”, encontrando buenos ajustes a esta ley de potencias, con exponentes claramente diferenciados para ambos procesos de relajación.

El relaxor cerámico PMN ha sido investigado por un gran número de investigadores en el transcurso del tiempo y muchos aspectos de este material, como la morfología de los polvos, descomposición de fases, pérdida de peso en el proceso de sinterización, densificación, entre otras, siguen siendo objetos de investigación. La preparación de polvos de PMN se ha mostrado más efectiva cuando son sintetizados por la ruta de la columbita, pero la etapa de adición de plomo para la síntesis de polvos de PMN todavía sigue problemática. Por lo tanto, este trabajo propone una nueva asociación de metodologías, utilizando la ruta de la columbita y el método de precipitación por hidróxidos. Mediante la utilización de una técnica de mezcla de polvos, la cual permitió lograr buenas densidades en verde y sinterizadas, fue posible observar que los dopantes K+ y Li+ reducen las pérdidas de peso en el proceso de sinterización y cambian significativamente las propiedades dieléctricas. La adición de semillas de LiNbO3 en la etapa de conformación, las cuales reaccionan de modo distinto dependiendo del tamaño de las partículas, promueve la formación de granos de diferente tamaño en el cuerpo cerámico. Como consecuencia de esto, propiedades dieléctricas muy diferentes que en la cerámica PMN convencional son obtenidas.

La aplicación de campos eléctricos o esfuerzos mecánicos elevados sobre piezocerámicas PZT  produce una alteración  de los coeficientes elásticos y dieléctricos, así como de sus pérdidas. En este trabajo se establece un procedimiento que permite la comparación entre el comportamiento no lineal  dieléctrico de una cerámica con el comportamiento no lineal  elástico medido en el primer modo de oscilación radial, describiéndolos mediante magnitudes adecuadas. Se observa un comportamiento cualitativamente distinto entre los materiales PZT blandos y duros. Para un mismo material, los comportamientos dieléctrico y mecánico son claramente semejantes, así como  las pérdidas de uno y otro tipo. Esto se puede interpretar si se asume que la no linealidad  se produce gracias a la interacción de las paredes de dominio con los defectos, y si solo intervienen apreciablemente las paredes de no-180º. Se analizan diversos factores a tener en cuenta en esta comparación, como son el tipo de no linealidad, la distribución de las orientaciones de los dominios, o la falta de uniformidad del campo. Ello puede permitir relacionar el comportamiento no lineal con la función de distribución (que define el estado de la cerámica) o la interpretación del comportamiento de los modos superiores.

Se han investigado las propiedades magnéticas de materiales de fórmula CoxNiyMnzO4 (x+y+z+ = 3), en función del campo magnético aplicado y de la temperatura. El comportamiento observado en el régimen paramagnético (220 K ≤ T ≤ 400 K) está en relación directa con la concentración catiónica nominal. Se observa una transición paramagnética-ferrimagnética a T = Tc, cuyo valor depende de la composición global del compuesto, variando entre Tc = 120 K (Co0.2NiMn1.8O4) y Tc = 210 K (Co1.2Ni0.3Mn1.5O4). Se ha observado una segunda transición a una temperatura inferior, relacionada con una segunda subred magnéticamente ordenada. Esta segunda transición ocurre a T = 60 K (Co0.6NiMn1.4O4), aumentando progresivamente con la concentración del cobalto hasta alcanzar aproximadamente 160 K. En presencia de un campo magnético externo, ambas transiciones se confunden en una sola, cuya temperatura característica Tmax decrece rápidamente en función de campos magnéticos crecientes. Se realizaron ciclos de magnetización M(H) a T = 5 K, obteniéndose ciclos típicos de materiales magnéticos blandos, con campos coercitivos pequeños. Con el objeto de estudiar posibles aplicaciones de estos materiales como termistores NTCR, se realizaron igualmente medidas eléctricas por sobre la temperatura ambiente : los valores de conductividad aumentan de un factor 200-1000 entre la temperatura ambiente y 400 C.

El presente trabajo analiza las aplicaciones potenciales de los sensores piezoeléctricos cerámicos para la medición de variables cinemáticas y cinéticas en las áreas de biomedicina y biomecánica. A partir del análisis teórico del sensor se realiza un análisis armónico por elementos finitos del mismo, que muestra la existencia de gradientes de potencial entre los pares de electrodos. Se propone un sensor triaxial piezoeléctrico para la medida concomitante de esfuerzos durante el contacto pie-suelo en el ciclo de marcha humana.

En el presente estudio se utiliza la teoría de transporte de carga a través de interfases eléctricamente activas para estudiar las propiedades electrónicas de varistores basados en ZnO. Se obtiene un rango de temperaturas de sinterización en el que la respuesta eléctrica microscópica del material se mantiene esencialmente constante, de manera que su respuesta macroscópica está controlada por su microestructura. Esto permite una gran precisión en el control de las propiedades eléctricas funcionales del material.

Síntesis y caracterización del conductor catiónico de sodio Nax(MyL1-y)O2 (M = Ni2+, Fe3+; L = Ti4+, Sb5+)

Se han preparado cerámicas conductoras conteniendo Na+ de composición Na0.8Ni0.4Ti0.6O2, Na0.8Fe0.8Ti0.2O2, Na0.8Ni0.6Sb0.4O2 (tipo estructural O3) y Na0.68Ni0.34Ti0.66O2 (tipo P2) con densidad mayor del 91%. Las vía de preparación fu la ruta de estandard de síntesis en estado sólido. Las composiciones se caracterizaron mediante espectroscopía de impedancia, análisis térmico, microscopía electrónica de barrido, refinamiento de la estructura usando datos de difracción de rayos X en polvo, medidas de concentración de Na+, f.e.m. de la célula y dilatometría. La conductividad del antimoniate, sintetizado por primera vez, Na0.8Ni0.6Sb0.4O2, era menor que la del compuesto isoestructural Na0.8Ni0.4Ti0.6O2 debido a la mayor distancia de salto iónico entre las posiciones de Na+. A temperaturas por encima de 420 K, las propiedades de transporte de los materiales conductores que contienen cations sodio son esencialmente independientes de la presión parcial de vapor de agua. En el intervalo de baja temperatura, la conductividad aumenta reversiblemente con la presión de vapor de agua variando en un intervalo de aproximadamente 0 (aire seco) hasta 0.46 atm. La sensibilidad a la humedad del aire está influída por la microestructura de la cerámica, estando favorecida al aumentar el área de borde. Los coeficientes de dilatación térmica medios de los materiales laminares entre 300 y 1173 K están en el intervalo  (13.7-16.0)×10-6 K-1.

En este trabajo se estudia la dependencia de la conductividad eléctrica en oxígeno de películas de SnO2 dopadas con Pd.  Los cambios en la conductividad, al modificar la atmósfera de vacío a aire, pueden ser explicados si consideramos que la adsorción de oxígeno produce un incremento en el ancho y en el alto de las barreras de potencial intergranulares.  La exposición de las películas a estos gases a temperaturas mayores que 300°C favorece la difusión interna del oxígeno lo que provoca la aniquilación de vacantes de oxígeno y por ende la alteración de las barreras intergranulares. Se analiza en particular la diferencia en el comportamiento eléctrico entre las  películas de SnO2 dopadas y sin dopar.

En este trabajo se estudió la incorporación del ión La3+ en la red de BaTiO3. Se comprobó que bajas concentraciones de La3+ inhiben el crecimiento de los granos de BaTiO3 significativamente, a la vez que originan un material altamente densificado. Sin embargo, se confirmó que existe un límite de concentración de La2O3 a partir del cual se observó un retardo en el sinterizado del BaTiO3. La incorporación de La3+ como donor en el BaTiO3 modificó su estructura de defectos, favoreció la formación de vacantes de titanio y lo estabilizó en una fase pseudocúbica. Este efecto también se refleja en las propiedades dieléctricas del material y en la temperatura de transición de fases cúbica-tetragonal. 

Las perovskitas SrMO3 con M = Ru, Zr ó Hf presentan características estructurales muy similares. Son ortorrómbicas a temperatura ambiente (TA) y transitan a estructuras tetragonal (I4/mcm) y cúbica (Pm3–m) a más alta temperatura. Estas diferentes estructuras están caracterizadas por la rotación del octaedro de oxígenos según distintos ejes, como si fuera una estructura casi rígida. Conforme aumenta la temperatura, se observa que en las transiciones de fase cambian los ejes de rotación, mientras que las distancias M-O permanecen casi constantes (≤1%), en todo el rango de temperaturas medido. En la transición de la fase tetragonal a cúbica la rotación es alrededor del eje c y el ángulo de rotación tiende a cero mediante la forma φ(T) ∼ φ0 (TC-T)β. β es el exponente crítico y se ajustaron valores muy próximos a ½, ¼ y 1/8 para M = Hf, Zr y Ru, respectivamente. La estructura electrónica debería seguir los cambios observados en la estructura cristalina y puede ser estudiada mediante la interacción cuadripolar hiperfina usando la espectroscopía de Correlaciones Angulares Perturbadas (CAP). En esta contribución se analizan dichos resultados en SrZrO3.

En este trabajo se realiza una revisión de los trabajos de investigación realizados en diversas áreas sobre el modelado del estátor de los motores ultrasónicos de onda viajera (TWUMs). Entre los problemas relevantes que se han estudiado podemos citar la vibración de placas anulares, las teorías de placas laminadas y el modelado de transductores piezoeléctricos. A raíz de este punto de vista integral se hace manifiesto que todavía quedan asuntos importantes que estudiar en el modelado de los TWUMs. En primer lugar, la influencia de las propiedades del material y las dimensiones del estátor en la eficiencia del motor, los coeficientes de acoplamiento electromecánico (EMCC) y la máxima energía entregada deberían ser estudiados más detenidamente. En segundo lugar, el modelado de la distribución del campo eléctrico en los TWUMs (incluyendo la ecuación de carga explícitamente) parece imprescindible para lograr una predicción mejor del desplazamiento y del campo eléctrico cerca de la resonancia, como se ha apuntado en referencias actuales [1]. Además, se discute las mejoras que incorporaría a los modelos existentes en la actualidad la inclusión de las teorías de placas laminadas (LPTs) con deformaciones de corte (o de orden superior), resueltas mediante métodos aproximados. Como complemento a los modelos analíticos, se realiza asimismo una revisión de las técnicas de elementos finitos (FEM) y diferencias finitas (FDM) empleadas en la simulación de la dinámica del estátor de los motores TWUM.

La sustitución parcial del lantánido por el elemento calcio en el sitio catiónico (sitio A) de la perovskita ABO3 puede dar lugar a efectos importantes ligados a una inversión del espín. Dicha inversión se debe a una interacción negativa entre la tierra rara y la subred de manganeso, tal como ocurre en la solución solida Gd1-xCaxMnO3. Se presentan en este trabajo efectos similares que ocurren en las perovskitas de gadolinio de fórmula Gd(Me,Mn)O3, en las cuales la subred de manganeso (sitio B) ha sido reemplazada parcialmente por otros metales de transición Me, dejando intacta la subred de gadolinio. Se observa el fenómeno de inversión de espín para una concentración crítica x(Me) = 1/3, para la cual se logra una cantidad óptima de pares Mn3+‑Mn4+. Para esta concentración crítica se observan temperaturas de Néel antiferromagnéticas del orden de 48 y 67 K, respectivamente para Me = Co y Ni. Un análisis comparativo entre estos diferentes sistemas permite generalizar la interpretación de la existencia de dos subredes magnéticas que interactúan : una subred ferromagnética relacionada con el Mn, y una subred de gadolinio cuyos espines se orientan en sentido contrario a la primera.