LUIS JAVIER MALVAR NAVAL FACILITIES ENGINEERING COMMAND, USA Seminarios Internacionales de Fronteras de la Ciencia de Materiales. Departamento de Ciencia de Materiales Universidad Politécnica de Madrid E.T.S.I. de Caminos, Canales y Puertos. Coordinador: Jose Ygnacio Pastor - [email protected], +34 91 336 6680.

Vídeo Realizado por el Gabinete de Tele-Educación de la Universidad Politécnica de Madrid, grabado por el departamento ciencia de los materiales.

LUIS JAVIER MALVAR NAVAL FACILITIES ENGINEERING COMMAND, USA Viernes 1 de Julio de 2011 Seminarios Internacionales de Fronteras de la Ciencia de Materiales. Departamento de Ciencia de Materiales Universidad Politécnica de Madrid E.T.S.I. de Caminos, Canales y Puertos. Coordinador: Jose Ygnacio Pastor - [email protected], +34 91 336 6680.

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FERNANDO CALLE ISOM, UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID, ESPAÑA Basados en el efecto piezoeléctrico, los dispositivos de ondas acústicas superficiales superficiales (surface acoustic waves, SAW) han permitido desarrollar numerosas aplicaciones en comunicaciones móviles y radar, sistemas de control e identificación, y sensores químicos. Sin embargo, los materiales típicamente utilizados son incompatibles con la tecnología planar. En este seminario se presenta una revisión de las aportaciones en dispositivos SAW fabricados sobre películas delgadas y heteroestructuras basadas en nitruros del grupo III: GaN, AlN y AlGaN/GaN, que sí permiten la integración con la electrónica de silicio. Se describirán las propiedades físicas de estas ondas, la fabricación y medida de los dispositivos, y algunas nuevas aplicaciones surgidas por la interacción de las SAW con la carga en estos semiconductores piezoeléctricos. No existiendo sustratos en volumen, todas las heteroestructuras sobre las que se fabrican los dispositivos consisten en una o varias capas muy delgadas crecidas sobre materiales con distintas propiedades elásticas: zafiro, Si, SiC. Por ello en las funciones de transferencia de los filtros se observan modos acústicos de distintos tipos: junto con las ondas Rayleigh, aparecen también modos guiados (Sezawa) cuando la velocidad del sonido en el nitruro es menor que en el sustrato; también pueden aparecer otros modos denominados de pseudos-volumen. Se considerarán en la discusión los efectos provocados por las características del sustrato, incluyendo la anisotropía que aparece en los dispositivos fabricados sobre zafiro por el desajuste de estructura cristalina. Respecto de las aplicaciones, se expondrán dos tipos de dispositivos novedosos que explotan la singularidad de estas estructuras semiconductoras piezoeléctricas: 1) fotodetectores remotos asistidos por SAW, basados en la integración de un generador de SAW y un detector óptico; y 2) varios componentes de radiofrecuencia (filtros, líneas de retardo, osciladores, desfasadores) controlados por una baja tensión DC, obtenidos fabricando filtros SAW sobre la carga libre bidimensional de una heteroestructura AlGaN/GaN. Lunes 27 de Junio de 2011 Seminarios Internacionales de Fronteras de la Ciencia de Materiales. Departamento de Ciencia de Materiales Universidad Politécnica de Madrid E.T.S.I. de Caminos, Canales y Puertos. Coordinador: Jose Ygnacio Pastor - [email protected], +34 91 336 6680.

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JESÚS ALVAREZ RUIZ INSTITUTO DE FUSIÓN NUCLEAR UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID, ESPAÑA Las paredes y componentes internos de un reactor de fusión inercial se verán sometidos a explosiones de alta energía (más de 100 MJ) varias veces por segundo. Alrededor de un 30% de esa energía se verá depositada en cuestión de microsegundos sobre las paredes, no sólo incrementando la temperatura por encima del punto de fusión del material en cuestión sino también modificando las propiedades internas del material al quedarse implantadas dentro de él las especies que participan en la fusión. Con el objetivo de proteger las paredes internas de esta radiación hay propuestas tres opciones: - Uso de una capa protectora a modo de escudo construida de los materiales más resistentes a la temperatura y a la radiación. - Llenado de la cámara de reacción con un gas noble de alta masa que absorba y frene la radiación. - Uso de paredes líquidas en constante flujo que absorban y arrastren la radiación. Durante la charla se tratarán todos estos temas, ahondando en las investigaciones que se llevan en el Instituto de Fusión Nuclear en el área de nuevos materiales nanoestructurados y geometrías 3D como base de capas protectoras/escudo más resistentes a la radiación. También se hará hincapié en uno de los problemas más importantes con los que se encuentra el avance de la fusión inercial, esto es, la falta de instalaciones que simulen los extremos entornos de radiación de un reactor para validar materiales o investigar las otras propuestas de protección de paredes. Lunes 20 de Junio de 2011. Seminarios Internacionales de Fronteras de la Ciencia de Materiales. Departamento de Ciencia de Materiales Universidad Politécnica de Madrid E.T.S.I. de Caminos, Canales y Puertos. Coordinador: Jose Ygnacio Pastor - [email protected], +34 91 336 6680.

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CRECIMIENTO DE NANOHILOS DE ZNO SOBRE DIFERENTES SUSTRATOS CRISTALINOS MEDIANTE OXIDACIÓN DE LÁMINAS DE ZN EN CONDICIONES AMBIENTALES. JOSÉ LUIS PLAZA CANGA-ARGÜELLES LABORATORIO DE CRECIMIENTO DE CRISTALES UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE MADRID, ESPAÑA El ZnO es un semiconductor de bandgap ancho con propiedades físicas muy interesantes, tales como una alta energía de ligadura del excitón a temperatura ambiente (60 meV) o una gran estabilidad térmica y química [1]. Sus aplicaciones van desde la fabricación de transistores a diodos [2,3], con especial incidencia en nanotecnología (nanohilos, nanotubos, etc.) [4]. En este Seminario, se detalla la obtención de nanohilos de ZnO de elevada calidad cristalina mediante oxidación en condiciones ambientales y a baja temperatura de láminas de Zn metálico [5-8] sobre diferentes sustratos cristalinos, tanto semiconductores como aislantes (CdTe, KBr). Las propiedades estructurales y ópticas de los nanohilos se estudian en base a análisis SEM, EDX, XRD, TEM, Raman-PL y CL, analizando la influencia de diferentes parámetros de crecimiento sobre la calidad de los nanohilos. La sencillez del método lo hace muy prometedor para la fabricación de nanoestructuras de ZnO a bajo coste. Lunes 11 de Junio de 2011. Seminarios Internacionales de Fronteras de la Ciencia de Materiales Aula de Seminarios Departamento de Ciencia de Materiales E. T. S. de Ingenieros de Caminos, UPM C/ Profesor Aranguren s.n. 28040 Madrid Para más información contactar con: Dr. José Ygnacio Pastor (+34) 913 366 684. [email protected].

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IRENE LUCAS DEL POZO GLOBALFOUNDRIES-LEIBNIZ INSTITUTE FOR SOLID STATE AND MATERIALS RESEARCH DRESDEN, INSTITUTE FOR METALLIC MATERIALS, ALEMANIA

A partir del descubrimiento de los superconductores basados en los pnictidos de Fe, se han dedicado grandes esfuerzos a la fabricación de películas delgadas de alta calidad de estos nuevos materiales. Generalmente, los parámetros físicos de materiales masivos muestran siempre una gran diferencia comparados con los de las películas delgadas debido al efecto de las tensiones, a los defectos y por supuesto a la dimensionalidad. Por esta razón, el estudio de películas delgadas abre un amplio rango de posibilidades en cuanto a la optimización de sus propiedades.

Las películas delgadas de la fase Ba(Fe1-xCox)2As2 comúnmente llamadas "Ba-122", son particularmente interesantes debido a su demostrada resistencia a la oxidación y a la degradación debida al vapor de agua, así como a su fácil crecimiento mediante la técnica de Crecimiento por Láser Pulsado (PLD-Pulse Laser Deposition).

Recientemente, se han utilizado capa base de Fe sobre sustratos de MgO para el crecimiento de Ba-122, obtiéndose valores de Tc de 24.8 K y una textura cristalina de gran calidad. Se ha comprobado que la capa intermedia de Fe, crecida previamente al crecimiento del material superconductor Ba-122, mejora claramente la estructura cristalina de dicho material. La razón se encuentra en que el excelente acoplo de red entre la subcapa de Fe, resultante del crecimiento del Ba-122, y la del plano (001) de la superficie del Fe bcc utilizada como capa base, asegura una intercara de alta coherencia. En los sistemas bicapa superconductor/ferromagnético se observa generalmente una reducción del valor de Tc, sin embargo la bicapa Fe/Ba-122 mantiene un valor alto de Tc de alrededor de 24 K.

En este trabajo se ha estudiado mediante RHEED (Reflexion High Electron Energy Diffraction) la estructura cristalina tanto de la superficie de la capa base de Fe, como del propio material superconductor durante el crecimiento por PLD. Se ha observado experimentalmente el ángulo de rotación de 45o existente entre los granos de Fe y los del Ba-122. Además se han obtenido exitosamente películas delgadas de Ba-122 sobre sustratos flexibles de MgO (conductor recubierto-coated conductor) fabricados mediante IBAD (Ion Beam Assisted Deposition), utilizando una capa base intermedia de Fe. La heteroestrutura superconductora obtenida muestra una temperatura de transición superconductora de 21.5 K, un poco menor que la obtenida para películas delgadas de Ba-122 crecido sobre monoscristales de MgO. La dependencia angular de la densidad de corriente crítica Jc(θ), muestra un máximo a θ = 90o. Este experimento pone de manifiesto las potenciales aplicaciones como "conductores recubiertos" de los superconductores basados en los nuevos pnictidos de Fe.

Seminarios Internacionales de

Fronteras de la Ciencia de Materiales Aula de Seminarios Departamento de Ciencia de Materiales E. T. S. de Ingenieros de Caminos, UPM C/ Profesor Aranguren s.n. 28040 Madrid

Para más información contactar con: Dr. José Ygnacio Pastor (+34) 913 366 684. [email protected]

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PILAR FERNÁNDEZ UNIDAD DE MATERIALES DE FUSIÓN. CIEMAT, ESPAÑA

La fusión nuclear por confinamiento magnético se presenta en el siglo XXI como una solución viable a largo plazo para la obtención de energía masiva, segura e inagotable. Actualmente se encuentra en la fase de demostración tecnológica, aceptada ya su viabilidad científica. Uno de los principales retos tecnológicos a resolver es la selección y/o desarrollo de materiales altamente resistentes a las severas condiciones de operación previstas: neutrones de hasta 14 MeV de energía, productos de transmutación (principalmente H y He) y elevadas temperaturas. El conjunto de materiales necesarios se puede clasificar en tres grandes bloques: materiales que ven directamente el plasma (primera pared y divertor), materiales funcionales (sistemas de calentamiento y diagnósticos del plasma) y finalmente los materiales estructurales, de especial relevancia, ya que son los que limitarán la ventana operacional del reactor.

La evolución microestructural de los materiales en un ambiente de fusión puede engendrar degradación de las propiedades físicas, tales como, la conductividad térmica y eléctrica al igual que la degradación de las propiedades mecánicas debido a una fragilización causada por endurecimiento del material durante su irradiación. Además, la formación de átomos de gas puede originar "swelling" macroscópico, causando una pérdida de estabilidad dimensional. Son estos factores, los principalmente limitantes a la hora de seleccionar los materiales candidatos para su aplicación en fusión. Por otro lado, además de una buena resistencia al daño por irradiación, los materiales de fusión deben presentar buena compatibilidad con el refrigerante y con otros materiales, gran capacidad de soportar altas tensiones térmicas, fácil fabricación a un coste razonable y cumplir con los criterios de baja activación o activación reducida. Por estos motivos, es necesario conocer a priori el comportamiento de los materiales candidatos para que el diseño del futuro reactor de fusión sea fiable.

En este seminario se presentarán los principales avances tecnológicos en el grupo de materiales de fusión del Ciemat en los últimos años y las líneas actuales de investigación en Fusión.

eminarios Internacionales de Fronteras de la Ciencia de Materiales Aula de Seminarios Departamento de Ciencia de Materiales E. T. S. de Ingenieros de Caminos, UPM C/ Profesor Aranguren s.n. 28040 Madrid Para más información contactar con: Dr. José Ygnacio Pastor (+34) 913 366 684. [email protected] Vídeo Realizado por el Gabinete de Tele-Educación de la Universidad Politécnica de Madrid, grabado por el departamento ciencia de los materiales.

NORBERTO MALPICA UNIVERSIDAD REY JUAN CARLOS, ESPAÑA

El uso de imágenes digitales se está extendiendo a todos los ámbitos de la investigación. La técnicas de análisis de imagen permiten obtener información cuantitativa a partir de las imágenes. Gracias a ellas, se pueden analizar imágenes individuales, secuencias de video e incluso realizar estudios de grupo basados en imagen. Existen diversos grupos de técnicas, según la modalidad de imagen y el tipo de problema que se quiera abordar.

En este seminario se presentarán algunas de las técnicas más empleadas. Se ilustrarán con ejemplos del campo de la biomedicina con distintas modalidades de imagen (microscopía, resonancia magnética), aunque el objetivo es presentar las características de los métodos y sus potenciales aplicaciones a problemas de medida con imágenes.

Seminarios Internacionales de Fronteras de la Ciencia de Materiales Aula de Seminarios Departamento de Ciencia de Materiales E. T. S. de Ingenieros de Caminos, UPM C/ Profesor Aranguren s.n. 28040 Madrid Para más información contactar con: Dr. José Ygnacio Pastor (+34) 913 366 684. [email protected].

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Román Nevshupa CISDEM, Centro de Investigación en seguridad y durabilidad de estructuras y materiales (UPM-CSIC)

Desorción de gases estimulada por acción mecánica (fricción, impacto, tensión, etc.) sobre la superficie de un material o recubrimiento de superficie, o tribodesorción, es un fenómeno cuyo origen está relacionado con la activación físico-química de material producida por la acción mecánica. En la naturaleza este fenómeno es responsable de la generación de metano en los yacimientos de carbón o emisión de gases de la corteza terrestre durante terremotos. En la técnica moderna es de gran importancia en la tecnología electrónica y técnicas espaciales

Se determinaron las fuentes y los mecanismos principales de desorción de gas bajo efecto mecánico para distintos tipos de materiales: metales de diferentes estructuras cristalinas, elastómeros, recubrimientos de superficie (cerámicas, carbono amorfo). Se desarrolló el modelo del fenómeno relacionando las características de material, condiciones de la acción mecánica, contenido de gases en el material y la tasa de desorción de gases. A base de estos estudios se desarrollaron varias técnicas y tecnologías novedosas: método para caracterizar el contenido de gases y volátiles en materiales, método de diagnóstico de mecanismos, recubrimientos tribológicos "inteligentes".

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CARMEN CEPEDA CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACIONES METALÚRGICAS (CSIC)

La industria del aluminio ha desarrollado a lo largo de los años aleaciones de muy alta resistencia, como las de la serie 7xxx, y alta tolerancia al daño como las de las series 2xxx y 6xxx. Sin embargo, todavía el gran reto es conseguir materiales con ambas propiedades mejoradas. Mediante laminación en caliente se pueden procesar materiales multicapa basados en aleaciones ligeras de aluminio de alta resistencia, consiguiendo unas excelentes propiedades mecánicas combinando resistencia mecánica y tolerancia al daño.

Los factores que influyen en la tenacidad del material multicapa se pueden clasificar en intrínsecos y extrínsecos. Los mecanismos intrínsecos son inherentes al material (efectos del tamaño de grano, precipitados, espaciado entre partículas...). Por el contrario, mecanismos extrínsecos, como por ejemplo la delaminación en las intercaras y la posterior renucleación de grietas, serán los principales responsables del aumento de tenacidad observado en los materiales multicapa procesados. Por otra parte, son muchas las variables experimentales del procesado que se deben tener en cuenta para la obtención de un material multicapa con propiedades mecánicas superiores a las de sus materiales constituyentes. Por tanto, el objetivo de esta exposición será presentar la influencia de algunas de estas variables, como el grado de deformación mediante laminación, la influencia de los materiales constituyentes, o de diferentes tratamientos térmicos sobre la microestructura y propiedades mecánicas de las aleaciones constituyentes e intercaras.

Para la caracterización de los materiales procesados se han considerado distintas técnicas experimentales como la difracción de electrones retrodispersados EBSD, el ensayo de microdureza Vickers, ensayos de flexión en tres puntos o de cizalla en las intercaras.

Finalmente, se destacará el hecho de que la optimización de los parámetros experimentales puede conducir al diseño de materiales avanzados con altas prestaciones mecánicas, de posible aplicación en la industria aeroespacial.

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