Integración de la tecnología cerámica multicapa
- Autores: Francisco Manuel Ramos Pérez
- Directores de la Tesis: Albert Cirera Hernández (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2015
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Ramón Torrecillas San Millán (presid.), César Merino Sánchez (secret.), Tiberio Antonio Ezquerra Sanz (voc.)
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: TDX Dipòsit Digital de la UB
- Resumen
En esta tesis doctoral se estudia la problemática existente en la aplicación de los nanomateriales y la nanotecnología para la preparación de dispositivos basados en tecnología cerámica multicapa. Un punto clave de la tecnología cerámica multicapa, debido a la complejidad de su obtención, es la preparación del sustrato cerámico o sustrato en verde, "green tape". Sobre los sustratos se conforman las diferentes capas que constituyen la estructura monolítica. Los primeros sustratos obtenidos son de materiales "convencionales" o sub-micrométricos sobre los que hemos empleado técnicas de crecimiento de materiales nanoestructurados como nanohilos y nanofilms. El conocimiento adquirido con estos sustratos se aplicado en la preparación de sustratos de nanomateriales, como nanofibras de carbono o nano SiC. Con todo ello, este trabajo pretende demostrar la enorme capacidad de la tecnología cerámica multicapa desarrollada, tanto para trabajar con materiales tan diversos, como son los metales, las cerámicas o los polímeros, como del enorme potencial de campos de aplicación que nos abre. A lo largo de la tesis se ha explicado su caracterización por diferentes técnicas así como el desarrollo de una pauta de validación de la formulación que se ha desarrollado. Dos etapas son básicas en su preparación: la dispersión del sólido en el solvente y la adición sobre la dispersión de diferentes aditivos orgánicos que darán al sustrato en verde las prestaciones mecánicas (flexibilidad, resistencia) y de otras propiedades muy deseables como la homogeneidad, la estabilidad o la laminabilidad. Durante la etapa de dispersión se aplican técnicas de caracterización como el potencial Z de las partículas, ya que permite conocer el entorno de estabilidad de la dispersión, su dependencia con el pH o la cantidad del aditivo dispersante. También se utiliza BET para determinar la superficie específica del sólido y las técnicas de dispersión de luz para el análisis del tamaño de partícula. Estas dos propiedades son muy importantes para predecir la proporción de componentes de la formulación. Estos sustratos han demostrado su compatibilidad con técnicas de crecimiento de nanomateriales para hacer sensores o dispositivos. Técnicas como el crecimiento de nanohilos para CVD, tradicionalmente relacionadas con sustratos de Si, y técnicas de deposición de films, como el sputtering para crecimiento de capas de nanométricas de Molibdeno para celdas fotovoltaicas, desarrolladas habitualmente sobre vidrio flotado, están desarrolladas sobre sustratos cerámicos. Por su parte los sustratos basados en compuestos de nanomateriales han sido preparados tanto para dispositivos calefactores como para materiales graduales para aplicaciones tribológicas. Aparte de la preparación de los sustratos, para la consolidación de los materiales se han utilizado procesos de sinterización convencional, sinterización en fase liquida y sinterización reactiva, en hornos de mufla hasta 1650ºC y en hornos de Spark Plasma Sintering o "SPS". Tanto los materiales como sus propiedades se han caracterizado con técnicas como el Raman, XRD, DSC, TEM o SEM además de la caracterización funcional de los diferentes materiales. Se han preparado dispositivos calefactores basados en las composiciones de nanofibras de carbono donde, aparte de alguna de las técnicas de caracterización antes descritas, se ha utilizado la termografía de infrarrojos. Con todo este trabajo se ha profundizado en el conocimiento de la tecnología cerámica multicapa y se han explorado algunos de sus límites aplicados a los nanomateriales y con las nanotecnologías.
