Obtención y propiedades de polvos nanocristalinos y materiales cerámicos de grano submicrométrico basados en circonia
2004
| Título | Obtención y propiedades de polvos nanocristalinos y materiales cerámicos de grano submicrométrico basados en circonia |
| Nombre | Lascalea, Gustavo E. Licenciado en Química. Universidad de Buenos Aires Argentina Doctor en Ciencia y Tecnología, mención Materiales UNSAM |
| Directores | Dra. Walsöe de RecaDra. Noemí E.Walsöe de RecaDra. Noemí E.Walsöe de RecaDra. Noemí E.Walsöe de Reca Noemí E.Walsöe de Reca Noemí E.. Dr. Diego G. Lamas. . CITEFA |
| Fecha Defensa | 2004 |
| Jurado | |
| Código | IT/TD-23/04 |
Resumen
En este trabajo de investigación se estudia la síntesis de polvos nanoestructurados de óxidos
mixtos basados en el óxido de circonio (circonia, ZrO2). Si bien los polvos sintetizados y
estudiados para esta tesis doctoral pertenecen a los sistemas ZrO2-Y2O3 y ZrO2-CeO2, los
métodos de obtención empleados (distintas rutas de síntesis por gelificación-combustión)
pueden ser aplicados a la preparación de óxidos de otros sistemas.
Se han propuesto diferentes vías de síntesis para obtener polvos nanoestructurados ricos en ZrO2 que presentaron, invariablemente, la retención a temperatura ambiente de la fase tetragonal, metaestable, debido al muy pequeño tamaño promedio de cristalita obtenido. Se han obtenido valores excepcionalmente altos del área específica en polvos nanocristalinos sintetizados empleando el método por gelificación-combustión con el aminoácido lisina como combustible, recientemente propuesto en el CINSO.
También se realizó un estudio estructural completo de polvos nanoestructurados del sistema ZrO2-CeO2, empleando difracción de rayos X con el complemento del análisis por el método de Rietveld y espectroscopía Raman.
Con los polvos del sistema ZrO2-Y2O3 que presentaban las mejores características, se obtuvieron cerámicos densos, sinterizados a alta temperatura, los que resultaron monofásicos, presentando la fase tetragonal (metaestablemente retenida) o la fase cúbica según su composición. Estos discos cerámicos presentaron satisfactorios valores de densidad y dureza. Luego se estudiaron sus propiedades eléctricas mediante el empleo de la espectroscopia de impedancia electroquímica.
Los alentadores resultados obtenidos en este trabajo de tesis condujeron al empleo de los materiales nanoestructurados de ambos sistemas para una importante aplicación: la construcción de nuevos tipos de celdas de combustible de óxido sólido (o SOFCs). El uso de estos “nuevos materiales” permite obtener celdas operables en un rango de temperaturas considerablemente más bajo que el de las SOFCs convencionales. Estas celdas pueden, asimismo, emplear en forma directa el gas natural como combustible.
Se han propuesto diferentes vías de síntesis para obtener polvos nanoestructurados ricos en ZrO2 que presentaron, invariablemente, la retención a temperatura ambiente de la fase tetragonal, metaestable, debido al muy pequeño tamaño promedio de cristalita obtenido. Se han obtenido valores excepcionalmente altos del área específica en polvos nanocristalinos sintetizados empleando el método por gelificación-combustión con el aminoácido lisina como combustible, recientemente propuesto en el CINSO.
También se realizó un estudio estructural completo de polvos nanoestructurados del sistema ZrO2-CeO2, empleando difracción de rayos X con el complemento del análisis por el método de Rietveld y espectroscopía Raman.
Con los polvos del sistema ZrO2-Y2O3 que presentaban las mejores características, se obtuvieron cerámicos densos, sinterizados a alta temperatura, los que resultaron monofásicos, presentando la fase tetragonal (metaestablemente retenida) o la fase cúbica según su composición. Estos discos cerámicos presentaron satisfactorios valores de densidad y dureza. Luego se estudiaron sus propiedades eléctricas mediante el empleo de la espectroscopia de impedancia electroquímica.
Los alentadores resultados obtenidos en este trabajo de tesis condujeron al empleo de los materiales nanoestructurados de ambos sistemas para una importante aplicación: la construcción de nuevos tipos de celdas de combustible de óxido sólido (o SOFCs). El uso de estos “nuevos materiales” permite obtener celdas operables en un rango de temperaturas considerablemente más bajo que el de las SOFCs convencionales. Estas celdas pueden, asimismo, emplear en forma directa el gas natural como combustible.
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