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Ángela Gallardo López
Grupo de Propiedades Mecánicas de Sólidos
PMS Departamento de Física de la Materia Condensada, Univ. de Sevilla
Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (ICMSE), CSIC, España
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UNIVERSIDAD DE SEVILLA Catedráticos:
Dr. Diego Gómez García
Dr. Antonio Muñoz Bernabé
Dr. Fco. Luis Cumbrera Hernández
Dr. Luis Esquivias Fedriani
Dr. Arturo Domínguez Rodríguez (Emérito)
Profesores titulares:
Dra. Ángela Gallardo López
Dr. Felipe Gutiérrez Mora
Dra. Ana Morales Rodríguez
Investigadores post-doctorales
Dr. Víctor Morales Flórez
Dra. Bibi Malmal Moustaghioun
Contratados pre-doctorales:
Rafael Cano Crespo
Cristina López Pernía
Carmen González Orellana
CSIC
Científico titular:
Dra. Rosalía Poyato Galán
Miembros del grupo PMS
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Colaboradores principales
Colaboraciones internacionales
Prof. F. Wakai
Prof. J. Chevalier Prof. N. Padture
Prof. R. Todd
• Universität Stuttgart
• UFRJ, Rio de Janeiro
• University of Conneticut
• Ohio State University
• Argonne National Lab,
Chicago
• Los Alamos National Lab.,
New Mexico.
• Imperial College, London
• Technion, Israel
• ONERA, Paris
• ISTEC, Faenza, Italia
• ….
Otras colaboraciones
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Nano
Líneas de investigación
SiC Si3N4 ZTA
Y2O3-ZrO2
Circona itriada
TeO2
Paratelurita
Ni-Ti(CN)
YTZP
Mg2Al4O2
Espinela
Cerámicas Avanzadas
Monocristales
Policristales
Compuestos
Y2O3
Espin+W
Al2O3
Al2O3 /CNT
B4C
UHT Superplasticidad
YTZP /CNT
CERMETS Con nanoestructuras de
carbono (nanotubos, grafeno)
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o Estructurales: ¬ Propiedades mecánicas y de alta temperatura.
o Funcionales: ¬ Propiedades térmicas, magnéticas, ópticas y eléctricas.
Aplicaciones de cerámicas avanzadas
Biomédicas
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Microestructura
(MET, MEB...).
Ensayos mecánicos
de deformación
Análisis y modelado de los
mecanismos microscópicos de
deformación y acomodación
Propiedades Mecánicas de Sólidos
a Alta Temperatura
YTZP
SCRIPTA 2004
KEM 2010
Ti(CN)
YCSZ ACTA MATER.1999 SCRIPTA 2003
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• Procesado y Caracterización Microestructural, Mecánica y Eléctrica de
Compuestos Cerámica-Grafeno (CERAMGRAFEN) (MAT2015-67889-P)
• Procesado, caracterización y propiedades mecánicas de cerámicos
nanoestructurados reforzados con nanotubos de carbono. (P12-FQM-1079)
• Cerámicas Nanoestructuradas a Base de Carburo de Boro y Nitruro de
Titanio para Aplicaciones Estructurales (MAT2015-71411-R)
Proyectos de investigación
actuales
• Materiales fabricados vía sol-gel
Otras líneas
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Grafeno Novoselov, 2004
MWNT Fulereno
C60 Grafito
Carbono
Iijima, 1991
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Silicon Nitride
1 m
SWNTs
Bundles
1 m
Alumina
SWNTs
Bundles 100 nm
Corral et al., 2008
Fan et al., 2006
KIC ~ 6 MPa.m0.5
KIC ~ 8 MPa.m0.5
1 m 1 m Alumina
Silicon Carbide
Whisker
Rödel et al., 1990
Compuestos convencionales
Padture et al. Adv. Mater., 2009
Puenteo de fisuras
Tenacificación de compuestos cerámica / SWNTs
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Ferrari et al. Nanoscale 2015
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Graphene
C Monolayer
• High electron mobility at room temperature
(2.5 × 10-1cm-2 V-1 s-1).
• Exceptional thermal conductivity (5000 W m−1 K-1).
• Superior mechanical properties
(Young's modulus of 1 TPa, highly resilience).
Graphene patents A. Ferrari y col. Nanoscale, 2015.
2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 20160
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
Nu
mb
er
of p
ub
lica
tio
ns
Year
SCOPUS: GRAPHENE
2004 2006 2008 2010 2012 2014 20160
10
20
30
40
50
60
70
80
Nu
mb
er
of
pu
blic
atio
ns
Year
SCOPUS:
GRAPHENE+CERAMIC
+COMPOSITE
ICMS-Sci Talks. 10 de Octubre de 2017. Rosalía Poyato
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Procesado y Caracterización Microestructural, Mecánica
y Eléctrica de Compuestos Cerámica-Grafeno
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Why graphene/ceramic composites?
Enhancement of the mechanical, thermal and electrical properties of the
resulting composite.
Increased electrical
conductivity
(Ramírez, Si3N4,2012)
Manufacturing of complex
shapes by Electro-Discharge
Machining (EDM).
Reinforcement (Walker, Si3N4,2011)
Monolayer
Agglomeration!!!
ICMS-Sci Talks. 10 de Octubre de 2017. Rosalía Poyato
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Proyecto Investigador
Objetivos
Diseño microestructural de compuestos cerámica / Grafeno para
aplicaciones estructurales y funcionales
Caracterización
mecánica y eléctrica
Tenaces y resistentes al desgaste
Conductores eléctricos
Fabricación compuestos
cerámica / SWNTs Microestructura Homogénea
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Procesado
Horno “Spark Plasma Sintering”
Procesado de polvo en medio acuoso
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Caracterización
microestructural
Microscopía electrónica de barrido (CITIUS)
Raman Shift (cm-1)
1200 1300 1400 1500 1600 1700
SWNT
s Al2O3/SWNT
Composite
3YTZP/5 %vol. SWNT
Espectroscopía RX (CITIUS)
Espectroscopía Raman(ICMSE)
Microscopía electrónica de transmisión (CITIUS)
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(bola sobre disco)
17
Resistencia al desgaste, coeficiente de fricción.
Caracterización tribológica
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Caracterización eléctrica
Espectroscopía de impedancia compleja (ICMSE)
0,0 5,0x104
1,0x105
1,5x105
0,0
5,0x104
1,0x105
1,5x105
40ºC
100ºC
140ºC
180ºC
Z''
(c
m)
Z' (cm)
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Fracture surfaces: HRSEM
Composites with FLG
Composites with GNP
Graphene content
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ICMS-Sci Talks. 10 de Octubre de 2017. Rosalía Poyato
2017-2018 • 3 TFGs ofertados , 2 TFM (fin de master), 1 tesis doctoral.
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Ángela Gallardo López
Grupo de Propiedades Mecánicas de Sólidos
Gracias por vuestra atención
Más información: [email protected]
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Materiales vía sol-gel
Aerogeles de sílice (SiO2) + fases incorporadas: - Agentes capturadores de CO2 (Calcio)
- Nanotubos de carbono, grafeno…
1) Nuevos métodos de preparación
Alúmina (Al2O3) + nanotubos de carbono a partir de geles.
2) Caracterización estructural, mecánica y funcional
-Tamaño de partícula y poro - Porosidad - Superficie específica - Fractalidad - Simulación por ordenador
- Compresión uniaxial - Nanoindentación - Fluencia
- Captura de CO2
- Conductividad eléctrica y térmica…