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En éste trabajo revisamos la perovskita “PbCrO3”. A finales de los sesenta se publicó que presentaba una estructura cúbica y un antiferromagnetismo tipo G (1, 2). Nosotros hemos encontrado que presenta una modulación composicional intrínseca con una deficiencia en plomo del 10%. Esta falta de estequiometria origina una superestructura semiconmensurable de ap x 3apx (14-18)ap que afecta enormemente a las propiedades. Dicha superestructura genera una reorientación de espín al variar la temperatura entre 62 y 185 K debido a un efecto magnetoeléctrico intrínseco ocasionado por el par inerte del plomo.

En el presente trabajo de investigación se han obtenido satisfactoriamente, muestras policristalinas de ceria dopada con 10, 15 y 20% at. de samario sintetizadas por el método sol-gel. Cada una de las muestras, previamente calcinadas, fueron compactadas y posteriormente sinterizadas a diferentes temperaturas con el fin de obtener distintos tamaños de grano que, como posteriormente se ha observado, oscilan en un rango de 1 a 10 micrómetros. La conductividad eléctrica de las pastillas densas se midió  en atmósfera de aire, mediante la técnica de espectroscopía de impedancia electroquímica en el rango de temperatura de 1166-473 K. Las contribuciones del interior y del límite de grano a la conductividad total se estimaron mediante un análisis/ajuste por circuitos equivalentes aplicando el “brick layer model”. Es interesante señalar que los valores de conductividad del interior del grano son independientes del tamaño del mismo; por otro lado, en las muestras ligeramente dopadas con samario puede observarse una notoria disminución del valor de conductividad específica de límite de grano. No obstante, para mayores contenidos en samario, esta disminución es menos notoria.

Las propiedades electroquímicas de los electrodos (La0.6Sr0.4)0.995Co0.2Fe0.8O3-δ (LSCF) y composites de LSCF con ceria dopada con gadolinio (CGO), respecto la reacción de reducción del oxígeno, fueron estudiadas mediante espectroscopía de impedancia usando una configuración de celda simétrica, con circonia estabilizada con itria  (YSZ) como electrolito y CGO como capa de protección entre el material de electrodo y electrolito. Los mejores valores de resistencia de polarización fueron obtenidos para el composite LSCF-CGO (60/40, % en peso) con valores comprendidos entre 0,07 y 0,4 Ωcm2 para el rango de temperaturas de 650-775ºC. El efecto de la capa intermedia de CGO sobre la resistencia de polarización del electrodo LSCF y la resistencia en serie de la celda simétrica LSCF/YSZ fue también investigado. La compatibilidad química de LSCF, YSZ y CGO se ha estudiado mediante difracción de rayos X. 

Este artículo trata de simulación por ordenador y del análisis de superficies mediante técnicas nucleares, que son no destructivas. Se usa el “método de análisis en energía” para reacciones nucleares. Se simulan en ordenador espectros en energía que se comparan con datos experimentales, de lo que resulta la obtención de información sobre la composición y los perfiles de concentración de la muestra. Se dan detalles de las etapas de las predicciones de espectros para muestras espesas y planas. Se hacen predicciones para muestras no planas que tienen contornos superficiales triangulares asimétricos. Este método se aplica con éxito en el cálculo de perfiles en profundidad de núcleos de  12C y de 18O en muestras espesas a través de reacciones (d,p) y (p,α) inducidas por deuterones y protones, respectivamente.

En esta presentación se analizan los rasgos estructurales que favorecen la movilidad de los iones litio en conductores con estructuras tipo perovskita (serie Li3xLa2/3-xTiO3) y Nasicon (serie Li1+xTi2-xAlx(PO4)3). El estudio de las interacciones cuadrupolares ha permitido deducir la simetría local y los procesos de intercambio entre sitios cristalinos ocupados por el litio. El estudio de la variación de los tiempos de relajación spin-red (T1) y spin-spin (T2) con la temperatura, ha permitido deducir los tiempos de residencia de los iones Li en los sitios estructurales. La comparación de estos valores con los deducidos a partir de las conductividades ac y dc, hace posible describir de un modo más preciso la dinámica de los iones. A temperaturas crecientes, los movimientos se vuelven menos correlacionados, produciéndose una disminución de la energía de activación. El análisis de los movimientos a larga distancia requiere medidas a baja frecuencia (medidas de T2 y conductividad-dc). Desviaciones de la conductividad del comportamiento Arrhenius, a menudo observadas en conductores iónicos rápidos, han sido adscritas a transiciones de orden-desorden en las que el movimiento de los iones se hace menos correlacionado. Una medida directa de los coeficientes de difusión ha sido obtenida con la técnica RMN de gradiente de campo pulsado (PFG). Finalmente se analiza la importancia de los fenómenos de percolación de vacantes en los procesos de conducción.

El objetivo del presente trabajo es evaluar las propiedades mecánicas, así como los diferentes mecanismos de fractura activados mediante ensayos de indentación instrumentada, de electrolitos basados en circona estabilizada con itria (“yttria stabilized zirconia”,YSZ) y ceria dopada con gadolinia (“gadolinia doped ceria”, GDC), para pilas de combustible de óxido sólido, SOFCs. Ambos materiales, con un espesor final de 200 µm, se conformaron mediante prensado uniaxial a 500 MPa y se sinterizaron a 1400ºC. Propiedades mecánicas tales como la dureza (H) y el módulo de Young (E) han sido estudiadas a diferentes profundidades de penetración utilizando el algoritmo de Oliver y Pharr. La activación de los diferentes mecanismos de fractura, a una profundidad de penetración constante de 500 nm, se ha realizado mediante la técnica de indentación instrumentada, usando un indentador Berkovich de diamante. Las diferentes huellas residuales han sido visualizadas mediante microscopia de fuerzas atómicas (AFM). Se ha podido observar que tanto H como E para los electrolitos de YSZ son mayores que para el caso de los electrolitos de GDC. Esta diferencia se atribuye a los diferentes mecanismos de fractura inducidos mediante los ensayos de indentación. Se ha observado que los electrolitos de YSZ presentan dos mecanismos de fractura, tanto trans- como intergranular, dependiendo de si la indentación residual se realiza en el límite o en el centro del grano, respectivamente. Sin embargo, los electrolitos de GDC presentan la generación de microgrietas radicales en los vértices de la indentación, produciendo mecanismos de desconchamiento en la zona colindante a la indentación.

Haciendo uso de la química sol-gel, se han preparado ortofosfatos de composición LiTi2(PO4)3 y Li1.05(Cr/Fe)0.05Ti1.95(PO4)3 a temperaturas moderadas mediante el método Pechini. Estas fases han sido caracterizadas estructural y microestructuralmente por difracción de rayos X de polvo y microscopía electrónica de barrido (SEM), encontrándose que todas cristalizan en una estructura tipo NASICON, con parámetros de red muy similares. El dopaje con Fe y Cr permite aumentar la densidad de las muestras en la sinterización, mejorando de forma apreciable su conductividad iónica. Se ha observado un incremento de hasta cuatro órdenes de magnitud en la conductividad a temperatura ambiente obteniéndose una energía de activación de 0.29 eV para el material dopado con Cr.

Los materiales cerámicos de BiFeO3 han cobrado un gran interés en los últimos años por su posible aplicación como materiales multiferroicos. Sin embargo, la obtención de materiales densos de BiFeO3 presenta serias dificultades asociadas a la aparición de fases secundarias no multiferroicas y a la dificultad de densificación, problemas que se traducen en una elevada conductividad eléctrica e impiden, de momento, sus aplicaciones prácticas. No obstante, se ha observado experimentalmente que es posible reducir los problemas de elevada conductividad eléctrica en materiales cerámicos a través de modificaciones a nivel microestructural. Dentro de este contexto, en este trabajo se estudian las modificaciones microestructurales producidas al dopar superficialmente partículas cerámicas de BiFeO3 con ZnO. La caracterización estructural y microestructural de los materiales obtenidos revela que la adición de ZnO por el método de modificación superficial resulta en un efecto de “solute-drag” inhibiendo el crecimiento de los granos de BiFeO3 durante la sinterización.

En los últimos años, la investigación entorno al ZnO ha experimentado un periodo de intensa labor que bien puede atribuirse a los nuevos métodos de síntesis y a las nuevas técnicas de caracterización disponibles. En consecuencia han surgido nuevas aplicaciones potenciales para los materiales basados en ZnO, siempre y cuando se alcance un dopado estable y reproducible del cerámico. Sin embargo, esto es algo que todavía supone un serio reto. Dentro de esta nueva tendencia, el Mn y el Co representan un par de candidatos interesantes para la obtención de nuevas estructuras de ZnO dopado. Sin embargo, aunque se ha trabajado con ambos sistemas desde hace bastante tiempo, lo cierto es que un análisis detallado de la literatura especializada de los últimos años todavía revela un serio desconocimiento entorno a dichos materiales. En este trabajo se ha analizado la difusión y la reactividad en estado sólido de ambos sistemas, Zn-Mn-O y Zn-Co-O, con objeto de determinar si es posible obtener un dopado homogéneo del ZnO. Los resultados obtenidos indican que sí que es posible conseguir una disolución sólida estable cuando se emplea cobalto como dopante, la obtención de una disolución sólida con manganeso sólo es posible bajo ciertas condiciones experimentales muy estrictas que limitan su aplicación práctica.

Dentro del campo de las baterías recargables, el desarrollo de la nanotecnología ha contribuido a mejorar las propiedades electroquímicas de los materiales utilizados. El método de Spray Pirólisis permite obtener partículas esféricas nanoestructuradas con estrecha distribución de tamaño de partícula y homogeneidad composicional. En el presente trabajo se han preparado nanopartículas para ser utilizadas como materiales anódicos y catódicos. Dentro de los materiales catódicos, se han sintetizado las fases con estructura Na-Si-Con (Li3Fe2(PO4)3) y olivino (LiFePO4). La alta difusividad y estabilidad térmica de la estructura Na-Si-Con favorecen la acomodación de iones huésped. Además, la estructura olivino presenta una red abierta tridimensional favorable para alojar los iones de Li. La caracterización mediante difracción de rayos X, microscopía electrónica (barrido y transmisión) y difracción de electrones ha permitido identificar una mezcla de fases cristalinas de LiFePO4 (Olivino) y Li3Fe2(PO4)3 (Na-Si-Con). Mediante tratamientos térmicos se consiguen partículas altamente porosas. La fase trifilita (Olivino) aparece como resultado del tratamiento térmico a 800ºC/12h. Los resultados electroquímicos confirman la existencia de las fases Na-Si-Con y Olivino. Dentro de los materiales para ser utilizados en el ánodo, los óxidos de titanio han sido últimamente catalogados como buenos candidatos como huésped de ión litio. Se presentan los resultados de la síntesis en diferentes condiciones experimentales para obtener partículas nanoestructuradas esféricas de óxidos de titanio.

La principal ventaja de las pilas de combustible de óxido sólido (SOFCs) de una sola cámara, frente a las bicamerales convencionales, es que permiten simplificar el diseño del dispositivo y operar con mezclas de hidrocarburos (metano, propano...) y aire, sin necesidad de separar ambos gases, por medio del uso de electrodos selectivos a la oxidación del combustible y reducción del oxidante. En el presente trabajo, se han fabricado monopilas soportadas sobre electrolitos de ceria dopada con gadolinia (GDC), de 200 µm de espesor, usando Ni-GDC como ánodo y LSC(La0.5Sr0.5CoO3-δ)-GDC-Ag2O como cátodo. Las propiedades eléctricas de la celda se determinaron en un reactor de una sola cámara, usando mezclas de metano + aire y propano + aire. Se investigó la influencia de la temperatura, de las presiones parciales del combustible y oxígeno, y de la velocidad de flujo total sobre el rendimiento de las pilas preparadas. Así, la densidad de potencia se incrementó fuertemente con el aumento de la temperatura, la velocidad de flujo total y la composición de hidrocarburo. Una vez se optimizaron los parámetros operacionales, la celda presentó unas densidades de potencia máximas de 70 y 320 mW/cm2, operando con propano a 600ºC y con metano a 795ºC, respectivamente.

Las láminas ultradelgadas ferroeléctricas tienen aplicaciones potenciales de gran interés, por ejemplo, como elementos transductores de los sistemas nanoelectromecánicos (NEMS). Pero para que puedan ser integradas de manera efectiva en dispositivos reales, varios problemas relacionados con su preparación deben ser resueltos primero. En este trabajo nos centramos en la fabricación de condensadores funcionales, es decir, sin cortos eléctricos, a partir de láminas ultadelgadas de PbTiO3 obtenidas por depósito de disoluciones. Se ha demostrado que por encima de un cierto valor del cociente entre el tamaño de grano y el espesor de la lámina, ésta se separa en estructuras aisladas, perdiendo su continuidad. Por tanto, el control del crecimiento de grano a través de la reducción de la temperatura de cristalización debe ser estudiada, así como sus efectos en las propiedades de las láminas ferroeléctricas. Usando condiciones de procesado óptimas se consiguen preparar condensadores funcionales de PbTiO3 de aproximadamente 40 nm de espesor con una baja contribución de las corrientes de pérdidas.

Hemos preparado nanopartículas magnéticas de NiFe2O4 (φ∼ 6 nm) y Fe3O4 (φ∼ 30 nm) mediante el método de síntesis solvotermal; además estas últimas han sido recubiertas con una capa de SiO2 de unos 5 nm de espesor mediante el método de Stöber. Al estudiar el comportamiento dieléctrico en función de la frecuencia, temperatura y campo magnético aplicado, observamos un comportamiento magnetocapacitivo (MC) a temperatura ambiente y bajo un campo magnético moderado (H= 0.5 T) que es especialmente importante en el caso de las nanopartículas de Fe3O4 (MC≈ 6%). Por su parte las muestras de NiFe2O4 y Fe3O4@SiO2 presentan efectos magnetocapacitivos menores: MC≈ 2% y MC≈ 1%, respectivamente. Estos valores de MC, que son considerablemente superiores a los descritos hasta el momento para otras nanopartículas magnéticas, corroboran la predicción teórica de Catalán de que la combinación de efecto Maxwell-Wagner con efectos magnetorresitivos potencian la aparición de fenómenos magnetocapacitivos.

Las prestaciones de las cerámicas basadas en óxidos de cobalto pueden modificarse por medio de la orientación de los granos. Este proceso puede llevarse a cabo mediante solidificación direccional de las muestras, que previamente han podido ser preparadas por diferentes rutas. En este trabajo se han utilizado tres métodos de síntesis, estado sólido, sol-gel y por vía polimérica, para preparar cerámicas con composición Bi2Ca2Co1.7Ox. Estos polvos se han crecido direccionalmente a 30 mm/h, por el método de zona flotante inducida por láser. En todos los casos la microestructura consiste en capas alternas, de Bi2Ca2Co2Ox y una solución sólida Bi-Ca-O, con pequeñas inclusiones de CoO. Se ha encontrado que los métodos de disolución mejoran el factor de potencia a 50 ºC, con respecto a los valores que se obtienen a través de los métodos de sinterizado en estado sólido.