DIVISIÓN CERÁMICOS DEL INTEMA: · PDF fileEl área de materiales...

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  • CERAMICA Y CRISTAL 146 - DICIEMBRE 2013 ISSN 0325 0229 www.ceramicaycristal.com36

    Introduccin

    La Divisin Cermicos es un grupo de investigacin pertenecienteal Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnologa de Materiales(INTEMA), dependiente del Consejo Nacional de InvestigacionesCientficas y Tcnicas de la Repblica Argentina (CONICET) y de laUniversidad Nacional de Mar del Plata (UNMdP). Inici sus activi-dades en 1988, y desde entonces sus tareas han incluido investi-gaciones en el campo del diseo, desarrollo, sntesis, caracteriza-cin y aplicaciones de materiales cermicos; acciones de serviciosy de transferencia de tecnologa al medio productivo; formacin derecursos humanos; colaboraciones con otros centros de investiga-cin, empresas y universidades en el mbito nacional e internacio-nal, junto con actividades docentes de grado y posgrado en laUNMdP, y de grado en la Universidad Tecnolgica Nacional (UTN).

    Durante su trayectoria, el nmero de integrantes de la DivisinCermicos ha estado comprendido entre 12 y 20. En la actualidadcuenta con 11 investigadores, 1 tcnico, 3 becarios (tesistas docto-rales y becarios posdoctorales) y 3 estudiantes de grado.

    Desde su creacin, el trabajo de sus integrantes ha resultado en larealizacin y defensa de 15 tesis doctorales y 2 tesis de maestra enCiencia de Materiales, ms de 250 publicaciones en revistas y libroscientficos de difusin internacional, numerosos convenios: de I+Dcon empresas, de cooperacin nacional e internacional con otroscentros de investigacin, y una patente con titularidad compartidacon una empresa.

    A lo largo de estos aos se han mantenido colaboraciones, entreotros, con el Instituto de Cermica y Vidrio (Madrid, Espaa), elInstituto de Qumica (Araraquara, Brasil), Universidad del Cauca(Popayn, Colombia), Universidad Federal de So Carlos (SanCarlos, Brasil), Universidad Tcnica de Hamburgo (Hamburgo,Alemania), Universidad de Belgrado (Belgrado, Serbia), Instituto deCiencia de Materiales de Barcelona (Barcelona, Espaa),Universidad Federal de Rio de Janeiro (Brasil), Universidad de LaHabana (Cuba), Imperial College (RU), Universidad de Santiago de

    Compostela (Espaa), Institute of Chemical Technology (Praga,Repblica Checa), Universidad Nacional de Rio Cuarto, UniversidadNacional de Crdoba, Universidad Nacional de La Plata,Universidad Nacional de San Juan, Centro de Tecnologa deRecursos Minerales y Cermica (CETMIC, La Plata), UniversidadNacional de Salta, DEYTEMA y Departamento de Metalurgia(Universidad Tecnolgica Nacional, Reg. San Nicols), y elDepartamento de Fsica de la Materia Condensada (CNEA-UNSaM).

    A pesar de que los temas de investigacin en el grupo evoluciona-ron gradualmente al ritmo que imponen los tiempos y los avancescientficos, los hilos conductores y las "grandes lneas" han perma-necido vigentes. En la actualidad, en la Divisin Cermicos delINTEMA, se trabaja en investigaciones aplicadas en diversos cam-pos de accin de estos materiales: cermicos con funcionalidadeselectrnicas, biomdicas y magnticas, cermicos estructurales yrecubrimientos sol-gel funcionalizados.

    Materiales electrocermicos

    El rea de materiales cermicos para aplicaciones en electrnicainici sus actividades junto con la Divisin. Desde esos aos se hanestudiado materiales basados en xido de cinc, dixido de estao ytitanato de bario, para su aplicacin como varistores, sensores degases, termistores con coeficiente positivo de temperatura, y con-densadores. Tambin, se ha trabajado con materiales compuestospolmero-cermico para aplicaciones elctricas. En todos los temasse ha buscado vincular la estructura y la microestructura del mate-rial con las propiedades desarrolladas por los distintos materiales.

    Actualmente, la lnea de investigacin se enfoca al desarrollo demateriales piezoelctricos libres de plomo, de nanocompuestos die-lctricos y de pelculas delgadas nanoestructuradas.

    Dentro de los materiales piezoelctricos se busca obtener materia-les cermicos densos y libres de plomo con propiedades similares

    CIENCIA Y TECNOLOGA

    DIVISIN CERMICOS DEL INTEMA: INVESTIGACIN, DESARROLLO YTRANSFERENCIA EN MATERIALES CERMICOS

    Dr. Jos M. Porto LpezInstituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnologa de Materiales (INTEMA), (CONICET - UNMdP)

    Av. J.B.Justo 4302 - (B7608FDQ) Mar del Plata, Prov. de Buenos Aires

    Resumen En este artculo se presenta a la Divisin Cermicos del Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnologa de Materiales (INTE-MA), y se describen sintticamente las tareas de investigacin, desarrollo y transferencia de tecnologa que se desarrollan en elcampo de los materiales cermicos.

    Palabras clave: materiales cermicos - electrocermicos - cermicos estructurales - biocermicos - cermicos magnticos - recu-brimientos sol-gel funcionalizados.

    AbstractIn this note, the Ceramics Division of the Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnologa de Materiales (INTEMA) is presen-ted, together with a brief description of its research, development and technology transfer activities in the field of ceramic mate-rials.

    Keywords: ceramic materials - electroceramics - structural ceramics - bioceramics - magnetic ceramics - functionalized sol-gelcoatings.

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    a las de sus pares de circonato-titanato de plomo (Pb(Zr,Ti)O3-PZT)que son los materiales ms utilizados y estudiados para aplicacio-nes tales como actuadores, sensores, transductores o vibradores.En particular, se estudian materiales del sistema basado en niobatode sodio y potasio (K0.5Na0.5NbO3), con la incorporacin de distin-tos aditivos que permitan lograr materiales cermicos densos conbajas temperaturas de sinterizado, sin la necesidad de realizar untratamiento de sinterizado bajo presin.

    En el tema de nanocompuestos dielctricos el inters se centra enla formulacin de materiales compuestos formados por nanofibrasde BaTiO3 en una matriz polimrica. Para ello, se ha implementadola tcnica de electrohilado (electrospinning) para producir las fibrascermicas nanoestructuradas. Una vez obtenidas las fibras, se con-forman los materiales compuestos dentro de moldes con forma deplacas o mediante la inmersin de las fibras en la matriz polimrica.

    Por otro lado, se trabaja en el desarrollo de pelculas delgadasnanoestructuradas para conformar dispositivos compactos que inte-gran pelculas conductoras que funcionan como electrodos con pel-culas densas funcionales. Se estudia la deposicin mediante lastcnicas de inmersin (dipping) y spin-coating de pelculas basadasen SnO2 y en CaCu3Ti4O12 para su uso como varistores o comocondensadores. Estas pelculas, luego de la deposicin, son trata-das trmicamente para completar las reacciones de formacin delos compuestos deseados y favorecer su densificacin.

    Las investigaciones realiza-das en estos aos han logra-do menciones especiales enlos concursos: Innovar 2006(Categora: ConceptoInnovador, Ttulo delProyecto: CapacitoresIntegrados), Innovar 2008(Categora InvestigacinAplicada, Ttulo del proyecto:Deteccin de tuberas plsti-cas subterrneas) y PremioLORAL UNESCO por laMujer en la Ciencia, con el

    respaldo del CONICET, 2010. Asi mismo, se ha obtenido una patenteen conjunto con la empresa MetroGas por el desarrollo de un sistemaque permite localizar tuberas plsticas subterrneas por radiodeteccin.

    Cermicos estructurales

    Las lneas centrales de investigacin en el campo de los materialescermicos estructurales, "Procesamiento de materiales cermicosestructurales" y "Comportamiento mecnico a alta temperatura demateriales cermicos", se llevan a cabo desde 1992. Entre lostemas abordados se han realizado estudios en diseo y procesa-miento (por distintos mtodos de conformado, sinterizado y meca-nizado) de cermicos oxdicos monofsicos avanzados, densos yporosos, de almina, cordierita y mullita, y compuestos de almi-na/whiskers de SiC, cordierita/mullita y mullita/circonia para aplica-ciones estructurales. En estos materiales se han analizado lasmicroestructuras desarrolladas y el comportamiento mecnico atemperatura ambiente y alta temperatura y, en algunos casos, larespuesta elctrica y frente al choque trmico. Adems, impulsadopor demandas de la industria siderrgica, tambin se ha abordadoel estudio de materiales refractarios, en particular, de uso siderrgi-co: ladrillos de slice, silicoaluminosos, SiC/Al2O3/C y xido-C(MgO-C y Al2O3-MgO-C) y monolticos con liga cemento (alumina-tos y silicato clcicos) de diferentes composiciones base (slice, al-mina, mullita, cromia) y para soldadura cermica. El comportamien-to mecnico ha sido el aspecto ms frecuentemente estudiado, aun-que tambin se han evaluado otras propiedades como la adhesin

    (en materiales de gunitado y de soldadura cermica), la sinterabili-dad, la resistencia al choque trmico y la evolucin trmica de lamicroestructura en condiciones similares a las de servicio, inclu-yendo estudios post-mortem, adems de estudios de reciclado demateriales bsicos.

    Actualmente, se estn desarrollando materiales de mullita, macro-porosos y macro-celulares (espumas), de uso como materialesestructurales livianos y aislantes trmicos, a partir del estudio deprocesamientos coloidales de relativo bajo costo y no contaminantes.

    En el primer caso, se emple-an almidones nativos o modi-ficados fsicamente comoagente consolidante/ligante yformador de poros a tempe-ratura y rutas de consolida-cin alternativas a la utilizadaconvencionalmente. Losmateriales macro-celularescon estructura porosa tipoesponja se obtienen porespumado en caliente y gela-cin trmica de albmina desuero bovino (protena globu-lar, BSA) con y sin el agrega-do de metilcelulosa. En ambos tipos de materiales, se evala el com-portamiento mecnico y trmico en funcin de la temperatura, en rela-cin con las microestructuras desarrolladas.

    Paralelamente, se desarrollauna lnea de in