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Se han obtenido depósitos multicapa de titanato de plomo modificado con calcio, (Pb0.76Ca0.24)TiO3, mediante un método de sol-gel, sobre substratos de Pt/MgO(100). El tratamiento térmico del substrato y la cristalización de las multicapas mediante tasas de calentamiento rápidas causan el desarrollo de una importante orientación preferente según el eje polar, <001> perpendicular al mismo, lo que supone una autopolarización muy rentable para su empleo en detectores piroeléctricos de radiación infrarroja. Mediante una configuración de electrodos discretos se fabrican minicondensadores de 7.10-3 cm2 de área con los que se caracteriza ópticamente el detector para condiciones estándar: cuerpo negro a 500 K, modulación mecánica de la radiación entre 1-20 Hz, una electrónica de acondicionamiento de la señal de respuesta y un amplificador sintonizado para medir la respuesta en voltaje. Se analiza el efecto de los tres factores que intervienen en la fabricación del detector: a) características del material piroeléctrico (figuras de mérito del material), b) ensamblado de las partes del detector (substrato, electrodos, conexiones, etc.) y c) diseño del circuito electrónico de medida (etapa de preamplificación, de filtrado y de amplificación), resaltando la necesidad del aislamiento térmico.

Se ha realizado un estudio comparativo de la microestructura, las propiedades eléctricas y piezoeléctricas de un material cerámico PZT tipo-5A sin modificar y modificado con un exceso de Nb2O5. Mediante Microscopía Electrónica de Barrido se observa que el PZT modificado presenta una estructura más heterogénea. Se han caracterizado las propiedades dieléctricas y piezoeléctricas de los materiales con y sin adición de Nb2O5 y se ha determinado la influencia de la presencia de fases secundarias sobre la variación de la Temperatura de Curie y el desplazamiento de la composición del PZT debido a la extracción de PbO desde la matriz de PZT.

En los últimos años se están realizando grandes esfuerzos para poder realizar inspecciones de Ensayos no Destructivos por ultrasonidos sin emplear líquidos como medio de acoplo entre los transductores piezoeléctricos y las estructuras a inspeccionar. En este campo compiten dos tecnologías de transducción, los transductores basados en piezocerámicas y los de tipo capacitivo. En el caso de los piezocerámicos, el punto crítico lo constituye la desadaptación de impedancias entre el resonador piezoeléctrico y el aire. Para soslayar este problema es posible utilizar capas de adaptación (λ/4). Para esto es necesario utilizar materiales con muy baja densidad y velocidad de propagación (impedancia acústica específica del orden de 0.1 MRayl), baja atenuación y buena sintonización a la frecuencia de trabajo. Con frecuencia, todas estas propiedades son extremadamente difíciles de conjugar. En el trabajo se presenta la caracterización de materiales con elevada porosidad y su utilización como líneas de transmisión λ/4 para frecuencias en el entorno de 1 MHz. La caracterización – constantes elásticas y coeficiente de atenuación- se realiza con acoplamiento en aire. El uso de estos materiales como línea de adaptación logra mejoras de transmisión de hasta 35 dB y sensibilidad en modo emisión-recepción de hasta –20 dB.

El estudio de la no volatilidad de una memoria FeRAM de tantalato de bismuto y estroncio, SrBi2Ta2O9 (SBT) en condiciones reales de uso, requiere la caracterización ferroeléctrica del material en forma de lámina delgada a temperaturas por encima del ambiente. Para ello se han depositado láminas de SBT mediante un método sol-gel, sobre substratos de Pt/TiO2/SiO2/Si(100), seleccionándose condensadores de área 5.10-4 cm-2. Basándonos en las medidas de la variación de la polarización con el tiempo (retención) realizadas a temperatura ambiente y a 75ºC, analizamos la viabilidad del material como una FeRAM en condiciones reales de uso.

En este trabajo se presenta las temperaturas de transición TC a la estructura cúbica, en la familia de compuestos SrXBa1-XHfO3 donde x es igual a 0.12, 0.25, 0.50, 0.75 y 0.88, determinadas por medidas de la Correlación Angular Perturbada y usando al tantalio como sonda. El interés es estudiar como la sustitución de estroncio por bario modifica dicha temperatura. El BaHfO3 es cúbico a temperatura ambiente. En cambio, el SrHfO3 presenta una transición estructural de tetragonal a cúbica cuando TC1 ≈ 1400 K. Por debajo de esta temperatura y hasta TC2 ≈ 1000 K los octaedros de oxígeno están rotados uno con respecto al consecutivo, en un ángulo ϕ alrededor del eje z de la red tetragonal que disminuye a cero a medida que T→TC. Esta rotación está relacionada con la interacción del estroncio con el oxígeno, ya que el radio iónico del catión rSr (≈ 1.13 Å) permite un mayor acercamiento entre ambos que el bario al oxígeno, pues rBa (≈ 1.35 Å). Entonces, en los compuestos SrXBa1-XHfO3 se espera que haya una competencia entre la interacción Ba-O, separados por 2.9502 Å y la interacción Sr-O separados por una distancia menor, 2.9089 Å en las fases cúbicas de los respectivos compuestos puros.

En este trabajo, se estudia el impacto de la adición de Nb2O5 o La2O3 sobre las propiedades eléctricas de cerámicos basados en BaTiO3. Asimismo, se estudia la influencia de estos dos típicos dopantes en los mecanismos de compensación de cargas. En este sentido, se ha determinado que la estructura de defectos en el BaTiO3 no sólo se encuentra afectada por el tipo de dopante sino tambien por su concentración. En efecto, para bajas concentraciones de Nb2O5 o La2O3, predomina un mecanismo de compensación de cargas por generación de electrones. Sin embargo, los resultados de EPR muestran que la adición de una pequeña cantidad de La2O3 produce un notable incremento en la concentración de vacantes de oxígeno respecto del BaTiO3 sin dopar. Este fenómeno podría estar asociado con un comportamiento aceptor del La al incorporarse en los sitios de Ti. Por otra parte, se ha verificado que la concentración de dopante también condiciona las propiedades eléctricas obtenidas. En efecto, en los dos sistemas estudiados se observó que para materiales dopados con una baja concentración de aditivo existe un comportamiento eléctrico tipo semiconductor a temperatura ambiente, con un efecto PTCR. Por el contrario, se ha verificado que altas concentraciones de aditivo producen un material con importantes características GBBL a temperatura ambiente y un comportamiento resistivo tipo NTCR al incrementarse la temperatura. En este caso, la reducción de un gran contenido de vacantes iónicas tipo VBa” y la existencia de una fase vítrea rodeando los granos originan un material altamente resistivo. Este fenómeno refuerza la hipótesis en la cual vacantes de bario actúan como centros aceptores en los bordes de grano de BaTiO3.

Se han preparado láminas de titanato de plomo modificado con lantano por una técnica sol-gel, sobre dos tipos de substratos: A: Ti/Pt/Ti/(100)Si, recocido a 650 ºC, y B: Pt/TiO2/(100)Si. Se han conseguido láminas con diferentes espesores mediante un proceso de sucesivo depósito y cristalización. El análisis por difracción de rayos X muestra dos tipos de orientación: <111>/<001>/<100> para las láminas sobre el substrato A, y <001>/<100> para las láminas sobre el substrato B. La caracterización ferroeléctrica de las láminas se ha realizado mediante el análisis de los ciclos de histéresis y las corrientes de conmutación ferroeléctrica, estudiándose el efecto del espesor y del tipo de orientación preferente sobre estas propiedades. Los valores más altos obtenidos de polarización remanente y polarización conmutable fueron respectivamente de Pr~35 μC/cm2 y Pc~23 μC/cm2.

Se han preparado cerámicas de la solución sólida (SrBi2Nb2O9)1-x(Bi3TiNbO9)x con x = 0.35, 0.65 y 1.00 y estructura tipo Aurivillius obtenidas por sinterización natural y por prensado en caliente. Se parte de precursores amorfos obtenidos por activación mecanoquímica de una mezcla estequiométrica de óxidos y carbonatos, lo que permite utilizar temperaturas moderadas de procesado. Estos materiales son interesantes por su posible uso como piezoeléctricos de alta temperatura. La caracterización dieléctrica permite establecer a qué temperatura se encuentra la transición ferro-paraeléctrica que limita la temperatura de uso del material y como afectan las propiedades eléctricas, especialmente la conductividad d. c., a la polarizabilidad de las cerámicas, así como su relación con su microestructura y textura. En este trabajo se ha realizado el estudio dieléctrico de estos materiales en el intervalo de frecuencias de 100 Hz a 5 MHz y en el rango de temperaturas desde 200 ºC hasta temperaturas por encima de la de la transición ferro-paraeléctrica de cada composición (>900 ºC para Bi3TiNbO9).

Los óxidos tipo Aurivillius presentan una estructura perovsquita laminar, constituida por el apilamiento de capas tipo perovsquita [An-1BnO3n+1] y capas [Bi2O2]. Se estudia la estabilidad estructural de estos óxidos en función de los radios iónicos de los cationes que participan en ellos y de la influencia de pares electrónicos libres (ns2) asociados a los cationes que constituyen la capa de bismuto. Se han puesto a punto métodos alternativos que permiten optimizar las condiciones de síntesis y abaratar los sistemas de producción, como el de activación mecanoquímica. Se muestran ejemplos de fases de Aurivillius, en los que se pone de manifiesto las propiedades ferro-piezoeléctricas y de conductividad iónica de estos materiales. La mesoestructura y propiedades ferro-piezoeléctricas se ven netamente mejoradas gracias a la utilización del método mecanoquímico. Se demuestra que la Tc es fuertemente dependiente de la estructura cristalina, la cual depende del tamaño y naturaleza de los cationes que constituyen cada fase. La conductividad iónica en estos materiales se produce por salto de iones oxígeno entre posiciones ocupadas y vacantes en la capa perovsquita, mientras que es insensible a la presencia de vacantes aniónicas en la capa de bismuto. Tratamientos mecánicos permiten el reciclado de ciertos materiales deteriorados en ciclos térmicos.

Recientemente se ha sintetizado en nuestro laboratorio el primer óxido mixto de cobre y plata. Tal síntesis ha sido posible gracias a la utilización de métodos de química suave y baja temperatura, que impiden que los óxidos de plata se descompongan. En este trabajo se describe el estudio llevado a cabo sobre el comportamiento electroquímico del óxido mixto de cobre y plata, Ag2Cu2O3 ,mediante voltametría cíclica y electrólisis tanto para los procesos de oxidación como de reducción. Dicho compuesto sufre varios procesos redox cuando es reducido, obteniéndose plata metálica y cobre metálico como productos finales, sin que se dé regeneración del óxido al volver a oxidar a éstos. En cambio al ser oxidado el Ag2Cu2O3, se observa la formación de una fase oxidada de estequiometría Ag2Cu2O4±δ a partir de la cual se puede regenerar el compuesto original.

Se presenta la síntesis y caracterización de la serie de disolución sólida Ag5Pb2-xCuxO6, (x = 0, 0.1, 0.3, 0.5). La síntesis se llevó a cabo mediante coprecipitación de los nitratos de Ag(I), Pb(II) y Cu(II) en medio básico. La estructura de la serie es la del
óxido Ag5Pb2O6, con el Cu(II) ocupando parcialmente los sitios octaédricos del Pb(IV). Esta sustitución induce cambios interesantes en las propiedades de transporte eléctrico de los miembros de la serie, que van desde conductividad metálica a comportamiento semiconductor. El análisis Rietveld para el óxido Ag5Pb1.5Cu0.5O6, mostró un modelo estructural óptimo en el que Pb y Cu comparten el sitio octaédrico en una distribución desordenada (Pm1, a = 5.8306(9) Å, c = 6.3430(6) Å, V = 187.37 Å3)

En este trabajo se determinó la influencia de la concentración de Nb2O5 sobre el comportamiento PTCR de cerámicos basados en BaTiO3. Por otra parte, se estudió el impacto de una gran concentración del dopante sobre el comportamiento GBBL del BaTiO3. En ambos casos, se estableció una relación entre las propiedades eléctricas observadas y la estructura de defectos iónicos desarrollada. La aplicación del modelo de Heywang-Jonker permite el ajuste teórico de las curvas de resistividad – temperatura de los cerámicos PTCR estudiados. Se determinó que la incorporación de concentraciones crecientes de Nb2O5 se traduce en un incremento de la densidad de estados aceptores, en la energía de estados superficiales y en la altura de la barrera de potencial a temperatura ambiente. En estos materiales, la presencia de un mecanismo de compensación de cargas electrónico en granos que han alcanzado un gran desarrollo, origina un comportamiento tipo semiconductor. Sin embargo, la incorporación de altas concentraciones de Nb2O5 provoca una alejamiento del comportamiento PTCR y el material exhibe un efecto NTCR junto con fuertes características GBBL (grain boundary – barrier layer). Las observaciones microscópicas y el análisis de la estructura de defectos iónicos respaldan la hipótesis en la que las vacantes de bario actúan como estados aceptores y ejercen un importante rol en la inhibición del crecimiento de grano durante el sinterizado del BaTiO3 dopado con Nb2O5.

La medida del coeficiente piezoeléctrico d33 se realiza utilizando equipos como el Berlincourt Meter (R), basados en un generador de fuerza calibrado internamente por un elemento piezoeléctrico de referencia que mide la relación de carga,
Culombio/ Newton. Estos sistemas están absolutamente contrastados, tomando los grupos de investigación sus medidas
como estándar. En el caso de estructuras tales como los composites piezoeléctricos, en los que la estructura está formada por materiales de muy distinta elasticidad, bien por este hecho, bien por la misma estructura, las medidas con el sistema descrito presentan una gran dispersión dependiendo del tamaño de la cabeza presionante y la presión del brazo. Dado que en el modelado de resonadores piezocomposite para su uso en aplicaciones con acoplamiento en aire es necesario conocer dicho parámetro sin incertidumbre, se presentan en el trabajo una serie de medidas sistemáticas de dicho coeficiente para varias geometrías de piezocomposites utilizando interferometría óptica. Se relaciona así mismo estas medidas con el resultado obtenido con el equipo estándar antes referido observando como cuanto más pequeño es el paso de red, más parecidas son los resultados con las dos técnicas.

Se pretende mejorar la descripción del comportamiento dieléctrico no lineal de cerámicas piezoeléctricas PZT, sometidas a distintas acciones exteriores, para correlacionarlo con los distintos procesos que se desarrollan en él debidos a su estructura. Mediante un puente, construido ad hoc, se analiza la corriente obtenida al aplicar una tensión sinusoidal de gran amplitud y baja frecuencia. Se intenta que en el proceso de datos no se presuponga la validez de ningún modelo. Se observa que el comportamiento no lineal depende explícitamente de la amplitud del campo. El incremento no lineal de la constante dieléctrica puede desdoblarse en dos fracciones. Una de ellas, εα , no depende del campo instantáneo, siendo mucho mayor en los materiales blandos que en los duros. Es también mayor en cerámicas no envejecidas , o cuya polarización ha sido alterada. Nada de ello ocurre con la fracción restante. Las pérdidas están relacionadas directamente con el término εα para todos los tipos de PZT. Es razonable suponer que dicho término aparece a causa del movimiento irreversible de las paredes de dominio. El término εα depende de la amplitud del campo a través de una función potencial, cuyo exponente fraccionario depende del tipo de cerámica.

La aparición de orientaciones preferentes o textura en láminas delgadas policristalinas se puede potenciar de muchas maneras, pero probablemente el factor más importante a tener en cuenta es la naturaleza del substrato. Si se logra una orientación preferente de los cristales de la lámina con el eje polar perpendicular al plano de la lámina el comportamiento ferroeléctrico del material mejora. Englobado en la búsqueda del substrato más adecuado para obtener láminas delgadas ferroeléctricas orientadas, este trabajo estudia por medio de análisis cuantitativo de texturas láminas delgadas de titanato de plomo modificado con calcio depositadas sobre substratos de Si, MgO y SrTiO3 con electrodos de Pt. Se obtiene una orientación preferente mixta a lo largo de <100> y <001>. A partir de los datos obtenidos se analizan los factores que contribuyen a las diferentes texturas obtenidas. Por un lado se discute el diferente grado de texturación del Pt sobre los tres substratos, y la formación de la lámina ferroeléctrica sobre ellos, cuya orientación parece desarrollarse independientemente del Pt en este caso. Y por otro, se estudia el efecto de las tensiones presentes durante el proceso de cristalización provocadas por las diferencias entre los coeficientes de expansión de cada uno de los substratos y la lámina, especialmente en el paso de la fase paraeléctrica cúbica a ferroeléctrica tetragonal.

El desarrollo de materiales piezocerámicos ha despertado un renovado interés en el campo de la atomización para generar
gotas de tamaño microscópico, difíciles de conseguir por los medios mecánicos habituales. En este trabajo se presenta un sistema de excitación de cerámicas piezoeléctricas encaminado a su caracterización, basado en un convertidor DC/AC resonante con topología de puente completo que permite trabajar hasta 2 MHz. La salida del convertidor, aplica una onda de tensión cuadrada bajo la forma de ráfagas de impulsos, limitando el autocalentamiento de las cerámicas testeadas. Las señales de control permiten fijar todos los parámetros de test: frecuencia de resonancia, número de impulsos de salida así como frecuencia de repetición, ciclo de trabajo y tensión pico a pico de los mismos. Los primeros ensayos realizados sobre una cerámica de 1,668 MHz han permitido observar la lógica dependencia de la eficacia de atomización con la frecuencia de excitación y han puesto de manifiesto la importancia del ciclo de trabajo, del número mínimo de impulsos para iniciar la atomización y de su valor pico a pico de tensión que genera distintas distribuciones en diámetro de gota, aunque siempre con un máximo situado alrededor de 9 μm.

Una de las reacciones que tiene lugar durante la sinterización de varistores cerámicos basados en el sistema ZnO-Bi2O3-Sb2O3 es la formación de la fase Zn7Sb2O12, de estructura tipo espinela, que ocurre en el intervalo de temperaturas comprendido entre 900 y 1100ºC, dependiendo de la composición específica del material. Esta fase es la responsable del control del crecimiento de grano y su distribución en el seno del material como una segunda fase dispersa en la matriz mayoritaria de granos de ZnO determinará la cinética del crecimiento de los granos. Sin embargo, el proceso de nucleación y crecimiento de esta fase resulta difícil de controlar cuantitativamente, aspecto que se refleja en las características finales del dispositivo varistor obtenido. En el presente trabajo se analiza el efecto de la incorporación de la fase espinela previamente sintetizada a partir de los óxidos de zinc y antimonio. El análisis mediante Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) de la microestructura de muestras sinterizadas a diferentes temperaturas, revela un mayor control microestructural en los materiales en los que se ha incorporado la espinela sintetizada. La respuesta Intensidad-Voltaje de estos materiales es coherente con las características microestructurales obtenidas, observándose una mayor reproducibilidad en el material.

Es conocido que se produce una transformación de estructura pirocloro a perovskita durante el calentamiento rápido de láminas delgadas ferroeléctricas de titanato de plomo modificadas con La, preparadas por sol-gel. La deficiencia de Pb causada por la volatilización de PbO en los primeros momentos del tratamiento térmico no inhibe la transformación. Se ha estudiado, por microscopía electrónica de transmisión, la evolución microestructural asociada a esta transformación, que ocurre en un medio que en promedio es deficiente en Pb. Con este fin, se prepararon muestras para microscopía, tanto del plano de la lámina como secciones transversales, a partir de dos láminas en las que la transformación se encontraba en estadios diferentes. Los experimentos pusieron de manifiesto que la fase con estructura pirocloro se encontraba homogéneamente distribuida a lo largo del espesor de la lámina, y que su morfología era muy similar a la de la fase ferroeléctrica. La combinación de las técnicas de microdifracción y microanálisis permitió identificar granos individuales que no tenían la estructura perovskita, y establecer que presentaban una deficiencia de Pb mayor que el promedio de la lámina. La microscopía electrónica de transmisión también puso de manifiesto fenómenos de crecimiento de poro, de grano, y del grado de texturación local durante la transformación.

En Ensayos No Destructivos, así como en la emisión de ultrasonidos, se utilizan frecuentemente transductores resonantes realizados con piezocomposites 1-3. Cuando el transductor piezocomposite se emplea emitiendo ultrasonidos en aire, es necesario el uso de pulsos de gran amplitud para generar una señal acústica elevada y tener en cuenta el régimen no lineal. Las medidas de caracterización no lineal se han llevado a cabo con excitación a ráfagas en condiciones próximas a las de las aplicaciones. Se propone un nuevo método que mide la corriente y la velocidad de vibración del transductor piezocomposite con una señal de excitación a ráfagas para frecuencias cercanas a la de resonancia grosor. La corriente de la respuesta estacionaria del transductor se mide justo antes del final de la ráfaga para diferentes composites. El uso de estas excitaciones nos permite medir el comportamiento no lineal de piezocomposites evitando el sobrecalentamiento de los transductores al utilizar alta señal. Se comparan tres métodos de medidas no lineales en piezocomposites donde la precisión de los resultados se incrementa en cada uno de ellos. Se analiza la respuesta de la corriente y de la velocidad de un punto del transductor en función de la amplitud de la excitación.

Los comportamientos no lineales estáticos y dinámicos de composiciones blandas y duras de titanato circonato de plomo se
investigan en este trabajo en función de campos eléctricos y mecánicos. Los coeficientes de Rayleigh calculados son similares
para la permitividad ε T33 y la constantes piezoléctrica d33 y nulos para la constante g33 y la complianza a D cero (D=desplazamiento dieléctrico). Se construye un circuito electromecánico no lineal equivalente con componentes proporcionales a D. Finalmente se propone un modelo extendido a comportamientos de tipo no-Rayleigh.

Como parte de nuestros estudios de nuevos materiales de electrodos para aplicación en celdas reversibles de litio, hemos abordado el estudio de materiales vítreos e híbridos [1] como posibles alternativas a los materiales activos cristalinos, que ven frecuentemente limitada su capacidad como resultado de transiciones de fase irreversibles. Dentro de este trabajo se presentan aquí los resultados recientes sobre cátodos híbridos de PPi/MnO2 (PPi= polipirrol) y de PAni/V2O5 (PAni= polianilina), y de ánodos basados en vidrios en el sistema V-Ni-Te-O, así como de su combinación en celdas reversibles de ion litio. Hemos logrado obtener mediante reacción directa de pirrol con permanganato el híbrido PPi/MnO2, y hemos observado que en la síntesis de PAni/V2O5 existen factores que influyen positivamente en su comportamiento electroquímico.

Se ha modificado una membrana comercial de alúmina para microfiltración introduciendo en sus poros un precipitado inorgánico (fenilfosfonato de uranilo o UPP). La membrana modificada se ha caracterizado: i) químicamente, mediante el análisis por espectroscopía de fotoelectrones de rayos X de su superficie; ii) electroquímicamente, a partir de medidas del flujo
salino y de la impedancia del sistema membrana/disolución de NaCl. A partir de estos resultados se han obtenido las concentraciones atómicas de los elementos en la superficie de la membrana, la permeabilidad salina y la resistencia eléctrica de la membrana modificada, respectivamente. La comparación de estos valores con los obtenidos para la membrana de alúmina sin modificar, permite determinar la influencia del precipitado en los distintos parámetros estudiados y el efecto de los rayos X sobre el precipitado de fenilfosfonato de uranilo.

Los materiales cerámicos piezoeléctricos presentan un número importante y en continuo aumento de aplicaciones. Entre éstas su utilización como elementos activos en el diseño de acelerómetros posibilita el control de vibraciones en la industria del transporte, aerospacial, robótica e ingeniería civil entre otras. Entre los múltiples diseños como material compuesto destaca, gracias a sus elevados coeficientes de carga efectivos, el denominado tipo címbalo. En este trabajo se comprueba que modificando la geometría y el tamaño de las cápsulas se optimiza el comportamiento del sensor. Concretamente una disminución en el tamaño de las cápsulas se traduce en un aumento de la sensibilidad del acelerómetro. También se muestran los espectros de impedancia y se comparan distintas propiedades como son la frecuencia de resonancia, coeficiente de acoplo
electromecánico y tiempo mínimo de respuesta.

Se han estudiado la preparación y las características cristalinas de la solución sólida Y(CoxMn1-x)O3, x=0.6, 0.7, con estructura
de tipo perovsquita, perteneciente a la región rica en Co del sistema seudobinario YMnO3-YCoO3. Se han llevado a cabo ensayosdilatométricos bajo diferentes atmósferas para determinar las mejores condiciones para obtener cerámicas monofásicas. Se ha establecido igualmente la influencia del ciclo térmico y de la densidad de sinterizado sobre la aparición de fases secundarias. La sinterización en oxígeno favorece la formación de la perovsquita pura. La velocidad de enfriamiento juega un importante papel sobre la inhibición de la formación de fases secundarias. Todos los parámetros cristalinos dependen finalmente de la densidad final de los materiales cerámicos.

Se han estudiado las soluciones sólidas correspondientes al sistema YCoXMn1-XO3 con x=0.2...0.7. Los polvos fueron preparados por reacción en estado sólido de los correspondientes óxidos. Se obtuvieron cerámicas sinterizadas densas por sinterización entre 1250º y 1350ºC. La incorporación de ~25 átomos % de Co a la manganita de itrio induce la aparición de una fase de tipo perovsquita, con simetría ortorrómbica y Grupo Espacial (G.E.) Pbnm, que se extiende al menos hasta valores de x=0.70. El aumento del contenido de Co desde x=0.25 hastax=0.70 lleva a un decrecimiento monótono del factor de ortorrombicidad b/a. Las medidas eléctricas han demostrado el comportamiento semiconductor de todas las soluciones sólidas con estructura de perovsquita. La conductividad a temperatura ambiente aumenta con Co hasta un valor de x=0.33 para después decrecer para mayores contenidos. La composición 60/40, Co/Mn muestra un aumento de la conductividad y una subsecuente disminución de la energía de activación respecto de la composición 50/50, Co/Mn. Un mecanismo de salto de
pequeño polarón térmicamente activado controla la conducción de estas soluciones sólidas.

Varistores de ZnO fueron estudiados mediante el empleo de microscopía y espectroscopía de efecto túnel. Las curvas de corriente túnel vs. tensión indican que las muestras presentan una conducta rectificante. Dado que la conducción en la zona de pre-ruptura es controlada por la formación de barreras de Schottky en los bordes de grano debidas a la presencia de estados intergranulares, las curvas de densidad de corriente vs. temperatura fueron ajustadas considerando la corriente túnel que atraviesa dichas barreras. La altura de las barreras de Schottky determinada con el modelo es comparada con las alturas obtenidas a través del análisis de barrido por espectroscopía túnel (STS) en la región del borde de grano.

En este trabajo se estudia la dependencia de la conductividad eléctrica en aire y en monóxido de carbono de películas de SnO2. El proceso de conducción, al cambiar la atmósfera de vacío a aire y de vacío a monóxido de carbono, puede ser explicado si consideramos cómo la adsorción de estos gases altera las barreras de potencial formadas en los bordes de grano. 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.

En este trabajo se reporta la síntesis de la serie de soluciones sólidas de titanato de bismuto, Bi4Ti3O12 con La3+ por coprecipitación de los respectivos hidróxidos. Las soluciones sólidas se caracterizaron por difracción de rayos-X y medidas de densidad. Por técnicas de SEM se determinó la influencia del La3+ en la microestructura del titanato de bismuto puro. En este estudio se prepararon diversas composiciones de la solución sólida a y se sinterizaron a 850ºC. Los resultados se presentan en
función de la concentración del dopante.

Se realizó un estudio del proceso de inversión de la magnetización a 300 K en un material de ferrita de cobalto co-precipitada. La evolución de las componentes reversible Mrev e irreversible Mirr de la magnetización se determinó por el Método de Magnetización Isotérmica Remanente (MIR) que consiste en medir un conjunto de curvas de retorno a partir de diferentes puntos de la curva de magnetización inicial y por el Método de Desmagnetización de Corriente Directa (DCD) que consiste en medir un conjunto de curvas de retorno a partir de diferentes puntos de la curva mayor de desmagnetización.
Estudios recientes han demostrado que existe una interrelación entre Mrev y Mirr expresada fenomenológicamente por la
ecuación constitutiva dMrev= χ i rev dH+ηdMirr, donde χ i rev es la susceptibilidad intrínseca reversible, Hi es el campo interno y η(Hi,Hirr)= (∂Mrev/∂Mirr)Hi es la denominada función de interrelación. En esta ecuación constitutiva el primer término se encuentra asociado con la rotación reversible del vector de magnetización y el segundo término se debe a cambios en la cantidad y el movimiento de las paredes de dominio. En este trabajo se realizó una determinación experimental completa del comportamiento de Mrev(Hi,Mirr) y η(Hi,Mirr) Las curvas Mrev(Hi,Mirr) para Hi constante muestran un máximo bien definido (mínimo) para la curva de desmagnetización característico del movimiento de las paredes de dominio dentro de los granos del material. Por otro lado, el comportamiento experimental de R(Hi,Mirr) sugiere que el mecanismo dominante para la inversión de la magnetización en este material es el movimiento de las paredes de los dominios sujetas a anclaje.

Este trabajo muestra que la combinación de la caracterización experimental y los modelos teóricos es un método poderoso para un mayor desarrollo y comprensión de los materiales inteligentes. En un primer ejemplo, las propiedades piezoeléctricas de láminas delgadas ferroeléctricas pueden estás fuertemente influidas por el amortiguamiento mecánico del entorno, es decir, por el substrato, el electrodo así como la lámina sin polarizar de alrededor. Se investiga la influencia de estos efectos de amortiguamiento sobre la medida del coeficiente piezoeléctrico d33. Un modelo mediante el Método de Elementos Finitos (MEF) muestra que para unas dimensiones comunes de lámina y substrato el coeficiente piezoeléctrico que puede medirse d33,m alcanza sólo el 50% de su valor en condiciones sin amortiguar. En la segunda parte, se han investigado composites 1-3 con diferentes configuraciones y fracciones volumétricas de cerámica piezoeléctrica embebida en una matriz polimérica especialmente en lo referido a sus propiedades dieléctricas y piezoeléctricas efectivas. El modelo mediante MEF y las soluciones analíticas se han usado para predecir las propiedades efectivas de los composites. Adicionalmente, se ha investigado también la influencia de la configuración de la fase activa en la matriz sobre las propiedades dinámicas.

Se ha realizado un estudio comparativo de la influencia de los parámetros reológicos y de procesamiento sobre la microestructura y consistencia de chips multicapa de PZT obtenidos mediante un proceso de colado en cinta. Para ello se han realizado medidas de viscosidad de distintas barbotinas con diferente contenido en sólidos y su relación con el espesor y densidad en verde de las cintas obtenidas, se han identificado los puntos críticos del ciclo de quemado-sinterización y, mediante MEB se ha estudiado la microestructura en verde de las láminas coladas y la microestructura final de los chips multicapa fabricados.

El objetivo de este trabajo es el estudio teórico de un transductor acústico con forma de disco construido con un composite piezoeléctrico 1-3. Este material consiste en barras cerámicas de PZT embebidas en una matriz polimérica. Se propone un modelo de su estructura periódica transversal ideal basándose en una aproximación mediante elementos finitos derivada de técnicas de homogeneización usadas principalmente para estudios de materiales compuestos. El análisis se enfoca a una celdilla unidad representativa con unas condiciones de contorno específicas sobre las superficies laterales, teniendo en cuenta adecuadamente la periodicidad de la estructura. El primer paso propuesto es el desarrollo de un código Fortran tridimensional con variables complejas, adaptado especialmente a este problema. Usando el principio de correspondencia de Lee- Mandel, esta técnica permite la predicción de las propiedades amortiguadas del transductor a partir de los módulos complejos de los constituyentes. Tanto la versatilidad del método como el carácter riguroso del modelo se ponen de manifiesto a través de varias condiciones de contorno y mezcla de cargas. Un resultado interesante es que, a pesar de la matriz polimérica, un composite 1-3 puede reemplazar ventajosamente a un transductor masivo mucho más pesado en términos de eficacia y factor de pérdidas.

El titanato de bario, BaTiO3, es uno de los cerámicos electrónicos con mayor historia de aplicación tecnológica en la industria de los capacitores cerámicos. Las demandas tecnológicas actuales, y la alta calidad requerida para los dispositivos electrónicos, han conducido a nuevas alternativas de procesamiento de estos materiales y a optimizar las técnicas tradicionales de síntesis de materia prima. Una alternativa de síntesis es utilizar la energía mecánica para modificar las propiedades fisicoquímicas del sistema disperso y favorecer la obtención de polvos de BaTiO3. En este trabajo se indican los resultados obtenidos al utilizar activación mecánica, mecanoquímica, en la obtención del BaTiO3. Se ha analizado el efecto del tiempo de molienda y la naturaleza del precursor del titanio sobre la transformación de fases que experimentan las muestras durante el tratamiento térmico a que son sometidas. Para estudiar la evolución de fases se utilizó difracción de rayos-x, DRX, y espectroscopia infrarroja, FTIR, para determinar los grupos funcionales presentes en las muestras.

Estudiamos el equilibrio de fases y la conductividad eléctrica de las compositas (1-x)NH4HSO4-xSiO2 por medidas térmicas y de impedancia. Se utilizaron partículas de silica de diametro 14 nm. Las transiciones de fase del NH4HSO4 (AHS) en 154 K y 420 K (punto de fusión) no fueron afectadas con el dopaje de silica. No se observaron grandes cambios a bajas temperaturas (T<420 K) en la conductividad dc y la relajación eléctrica de las compositas al ser dopadas con silica. La parte imaginaria de la conductividad corregida (después de haber substraido la contribución de la conductividad dc), ε″(ω,T), como función de la frecuencia (f = ω/ 2π) y la temperatura muestra un pico de dispersión alrededor de 1 MHz para pequeñas concentraciones de silica, cuya posición (fmax) esta también termicamente activada. Los resultados dieléctricos se discuten en terminos del efecto de la polarización de las celdas sobre el movimiento de los protones.

La realización de depósitos de óxidos superconductores sobre substratos metálicos de geometría compleja y en general policristalinos está prácticamente basada en métodos electroforéticos o electroquímicos que permiten la utilización de un campo eléctrico de geometría definida para inducir el movimiento de partículas de óxido o de precursores de éste, hacia el electrodo elegido. Dichos métodos son fundamentales cuando el substrato es metálico o puede hacerse metálico con facilidad. Hasta el presente tan sólo la plata ha mostrado ser lo suficientemente inerte para permitir recocidos posteriores, aunque se está progresando en el desarrollo de capas “buffer”. Sin embargo, cuando el óxido depositado es YBa2Cu3O7 , el proceso de recocido posterior no permite la obtención de textura sobre Ag mediante métodos térmicos dado el inferior punto de fusión de este metal. El presente trabajo presenta un estudio de fusión zonal por láser que permite recocer el óxido sin fundir el substrato metálico de plata. El control de las distintas variables permite llegar a una solución en la que se puede preservar la naturaleza superconductora del depósito y su densificación. Ello requiere un tratamiento térmico posterior que recupera la cristalinidad y el contenido óptimo de oxígeno. Sin embargo, el tratamiento disminuye la orientación preferencial de las partículas de YBa2Cu3O7 que se obtiene mediante la deposición electroforética.

El titanato de bario se usa extensamente como dieléctrico en condensadores cerámicos, debido principalmente a su elevada constante dieléctrica y a sus bajas pérdidas dieléctricas. Puede hacerse semiconductor mediante la adición de ciertos dopantes y a través de modificaciones adecuadas de las propiedades de los granos y los bordes de grano se obtienen características muy interesantes para muchas aplicaciones. El método de síntesis y el régimen de sinterización tienen una fuerte influencia sobre las propiedades del titanato de bario cerámico. El titanato de bario dopado con Nb5+ y Y3+ como dopantes donores y con Mn2+ como dopante aceptor se preparó mediante el método de precursores poliméricos. Mediante este procedimiento se obtuvieron polvos nanométricos después de la etapa de calcinación. La sinterización se realizó en el intervalo de temperaturas entre 1290ºC y 1380ºC. La microestructura del BaTiO3 dopado se estudió usando microscopía electrónica de barrido. Se analizó la influencia de los dopantes y la temperatura de sinterización sobre el tamaño de grano.

La sinterización de varistores cerámicos basados en el sistema ZnO-Bi2O3-Sb2O3 requiere temperaturas del orden de 1150-
1200ºC y ocurre en presencia de una fase líquida rica en Bi2O3 que se forma entre 700 y 800ºC dependiendo de la composición concreta del material. La volatilización incontrolada de Bi2O3 puede alterar notablemente la respuesta eléctrica del material, ya que este componente resulta crítico para la configuración de los bordes de grano activos. Por otro lado, la completa oxigenación del material durante la sinterización también resulta determinante en la respuesta eléctrica final del varistor. Consecuentemente, la relación área-volumen de los compactos en verde se convierte en un parámetro relevante durante la sinterización del material. En el presente trabajo se han estudiado las características microestructurales y la respuesta intensidad- voltaje de varistores cerámicos de idéntica composición, sinterizados a partir de compactos con diferente relación áreavolumen. Se ha observado que, dependiendo de la temperatura de sinterización, existe un valor de la relación área-volumen a partir del cual la respuesta eléctrica del material se degrada dramáticamente.

En el presente trabajo se han obtenido materiales de BaTiO3 dopados con antimonio a partir de un precursor orgánico que presentaron una microestructura homogénea y con tamaño de grano pequeño. En este compuesto se desarrolla una estructura de tipo “core-shell” en los granos que afecta tanto al tamaño de grano final como a las propiedades eléctricas del material. Las muestras fueron analizadas mediante Microscopía Electrónica de Barrido, difracción de rayos-X y la respuesta de la constante dieléctrica frente a la temperatura. Se observó una fuerte inhibición del crecimiento cristalino con la incorporación de antimonio. La respuesta de la constante dieléctrica frente a la temperatura presenta dos contribuciones, una asociada al borde de grano y otra al interior de grano. De acuerdo con las propiedades observadas, la contribución del borde de grano (región “shell”) crece en importancia a medida que la concentración de dopante y la temperatura de sinterización aumentan.