Métodos para la caracterización de materiales magnetocalóricos multifásicos

• Autores: Álvaro Díaz García
• Directores de la Tesis: Victorino Franco García (dir. tes.), Jia Yan Ley (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2022
• Idioma: español
• Número de páginas: 187
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Idus
• Resumen

  • Esta tesis tiene como objetivo estudiar las características de las transiciones de fase termomagnéticas y el efecto magnetocalórico resultante en materiales magnetocalóricos multifásicos, lo cual es un escenario muy común en la investigación del efecto magnetocalórico y puede conducir a situaciones complejas que necesitan ser abordadas adecuadamente. Por un lado, los composites que combinan varias fases con transiciones de Curie cercanas entre sí son interesantes y muy estudiados ya que pueden conducir a una capacidad refrigerante mejorada con respecto a las fases puras manteniendo una respuesta suficientemente grande. En esta tesis, los compuestos Gd + Gd7Pd3 recientemente desarrollados se presentan como un caso en el que se logra la mencionada mejora de la capacidad refrigerante. Esta situación intencional de superposición de transiciones de Curie se ha utilizado para el desarrollo de un método para la deconvolución de las respuestas magnetocalóricas mediante las leyes de escala del efecto magnetocalórico. Por otro lado, los materiales que exhiben transformación magnetoestructural (transición de fase de primer orden) también pueden mostrar las transiciones de Curie de las fases (transición de fase de segundo orden), donde las transiciones de fase de diferente tipo pueden ser concurrentes. Esta situación se aborda utilizando aleaciones de Heusler en transformación magnetoestructural ubicadas cerca de las transiciones de Curie de las fases martensítica y austenítica. El efecto competitivo de ambos tipos de transiciones de fase en este caso se investiga mediante métodos experimentales y analíticos. El método de deconvolución utilizado para los compuestos se aplica aquí con éxito, permitiendo la resta de la transición de Curie a la respuesta total. Cabe señalar que estas situaciones de transiciones de fase superpuestas también pueden producirse de forma no intencionada (es decir, debido a la presencia de impurezas durante la síntesis). Por lo tanto, los métodos desarrollados también se pueden utilizar en estas situaciones para conocer el efecto de las transiciones de fase adicionales y medir la respuesta real de la fase deseada. Además, también se ha demostrado cómo las transiciones de Curie superpuestas de las fases afectan la firma histerética de las aleaciones que experimentan transformación magnetoestructural. Este estudio se aborda a través del método emergente de curvas de inversión de primer orden de temperatura (TFORC) para el estudio de materiales magnetocalóricos, utilizando nuevamente las aleaciones de Heusler como caso modelo. Esta parte combina resultados experimentales con resultados del modelado del comportamiento termomagnético del material. Esto ha permitido una correlación directa entre las características del comportamiento termomagnético de las aleaciones y las características de las distribuciones TFORC. Finalmente, se aborda el tema emergente del uso de compuestos basados en polímeros para la impresión 3D de piezas funcionales. Aquí, el principal problema existente radica en la fabricación de materiales compuestos uniformes que permitan la impresión 3D de piezas con una funcionalidad predecible y repetible sin depender de técnicas industriales. Se propone un nuevo método de fabricación de filamentos a base de polímeros que contienen cargas funcionales. Se han utilizado partículas de acero magnético blando para fabricar compuestos magnéticos a base de polímeros como prueba de concepto de la validez del método. Una vez validado, el método se utiliza para fabricar compuestos magnetocalóricos basados en polímeros para la fabricación aditiva. El método relativamente simple proporciona filamentos muy homogéneos que conservan la funcionalidad magnética de los rellenos. Sin embargo, la propiedad de la matriz polimérica se ve significativamente afectada por la adición de cargas metálicas, lo que tiene una influencia importante en los parámetros de procesabilidad tanto para la extrusión como para la impresión.