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Universidad Autnomadel Carmen
Facultad de IngenieraCampus III
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Determinacin de las PropiedadesElctricas y Mecnicas del Sistema
Ru0.9M0.1Sr2GdCu2O8(M= Co, Fe, Mn, Mo, Nb, Zr)
Presenta:Miguel Enrique Aguilar Reyes
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ndice
Objetivos
Antecedentes
Metodologa experimentalTcnicas de caracterizacin
Resultados y discusin
Conclusin
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Objetivos
Objetivo general
Estudiar el efecto de la sustitucin en el sistemaRu0.9M0.1Sr2GdCu2O8 en donde los sitios de Ru son ocupadospor diferentes metales de transicin (M=Co, Fe, Mn, Mo, Nb,Zr) en donde se analizaran las propiedades estructurales,elctricas y mecnicas de los diferentes sistemas.
Objetivos especficos
Sintetizar los compuestos del Ru0.9M0.1Sr2GdCu2O8(M= Co, Fe,Mn, Mo, Nb, Zr) por medio de reaccin en estado slido apresin ambiente.
Caracterizar las muestras cermicas del sistemasRu
0.9
M0.1
Sr2
GdCu2
O8
(M= Co, Fe, Mn, Mo, Nb, Zr) por Difraccinde rayos-X y por Microscopa electrnica de barrido,Resistencia elctrica y dureza.
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Antecedentes
Los cupratos de rutenio pertenecen a una nueva clase de
compuestos, los cuales fueron sintetizados por primera vez porBauernfeind en 1995.los primeros compuestos fueron el Ru-1212 y Ru-1222, en donde el segundo presento propiedadessuperconductoras, hasta 1995 donde el Ru-1212 presento lacoexistencia de ferromagnetismo y superconductividad.
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Para el compuesto Ru-1212, se estudi el sistema a Ru1-xMxSr2GdCu2O8donde M =Sn, Rh, Nb, V, Ta, Ir, Fe, Co. En todos
estos compuesto se observo que las propiedades elctricas ymagnticas dependen de manera directa del tipo y laconcentracin del catin dopado.
Antecedentes
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1Deshidratacin delSrCO3a 120 Cdurante 10 a 20
minutos
2En una balanza analtica, se pesaron los reactivos en lacantidad estequiometrica para obtener 2 g de producto.
3En un mortero de gata se mezclaron
exhaustivamente los reactivos durante 30 minutosaproximadamente hasta la obtencin de unamezcla homognea.
4En un crisol de almina, se coloc cada mezcla en forma de polvo sobre un soporte
de MgO, calentando entre 960Ca 1010 Cen atmosfera de aire durante 24 hrs.
5Al terminar la reaccin, se sacaron los crisoles
de almina de la mufla y se polvoriz cadamezcla en un mortero de gata durante 15minutos aproximadamente.
esarro oExperimental
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6Para elaborar las pastillas, se necesita una prensa
hidrulica a 5 kN para compactar el polvo con elfin de mejor el rea de contacto entre los slidosreactantes .
7Se realiz un tratamiento trmico a 1000 C a las pastillas
obtenidas de los sistemas durante 120 horas.
8Despus del proceso de sinterizado, se
colocaron las pastillas en una mufla conectada aun cilindro de oxigeno comprimido.
esarro oExperimental
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Tcnicas de caracterizacin
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Difraccin de Rayos X
Microscopia
Electrnica de Barrido
ResistenciaElctrica
MATCH
Recolector dedatos
Fullproff
Microdurometro
ImageJ
EDS
Microdureza
Origin 8
esarro oExperimental
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Difraccinde rayos xResultados y discusin
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Resultados y discusin
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Resultados y discusin
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Resultados y discusin
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Resultados y discusin
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Resultados y discusin
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Resultados y discusin
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Parmetros estructurales para los sistemas Ru0.9M0.1Sr2GdCu2O8 dondeM= Ru, Co, Fe, Mn, Mo, Nb, Zr.
M Co Mn Fe Mo Nb ZrLongitud de enlace
Ru-O(1) 0.19251 0.19284 0.19289 0.19293 0.19296 0.19316Ru-O(3) 0.19979 0.19973 0.19974 0.19978 0.19975 0.19984Cu-O(1) 0.20961 0.21434 0.21553 0.21670 0.21714 0.21783Cu-O(3) 0.19392 0.19329 0.19305 0.19304 0.19301 0.19304
Angulo de enlaceRu-O(3)-Ru 147.74 147.74 147.74 147.74 147.74 147.74Cu-O(2)-Cu 163.43 166.04 166.90 167.20 167.80 167.79Cu-O(1)-Cu 166.78 166.93 166.98 167.01 167.03 167.05
a(nm) 0.38383 0.38384 0.38387 0.38389 0.38390 0.38394c(nm) 1.15267 1.15470 1.15501 1.15510 1.15541 1.15664V(nm3) 0.16981 0.17012 0.17019 0.170234 0.17028 0.17050
Resultados y discusin
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Micrografa de
RuSr2GdCu2O8
Micrografa de
Ru0.9Co0.1Sr2GdCu2O8
Micrografa deRu0.9Fe0.1Sr2GdCu2O8
Micrografa deRu0.9Mn0.1Sr2GdCu2O8
Microscopia Electrnica de BarridoResultados y discusin
lt d di i
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Micrografa deRu0.9Mo0.1Sr2GdCu2O8
Micrografa deRu0.9Zr0.1Sr2GdCu2O8
Micrografa deRu0.9Nb0.1Sr2GdCu2O8
Microscopia Electrnica de BarridoResultados y discusin
R lt d di i
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Porcentajes atmicos calculados y experimentales de los elementos.Composicin % atmico Calculado % atmico Experimental
Ru
M
Sr
Gd
Cu
O
Ru
M
Sr
Gd
Cu
O
RuSr2GdCu2O8 7.40 0.74 14.81 7.40 14.81 55.58 6.42 0.71 14.28 7.14 14.28 57.14
Ru0.9Co0.1Sr2GdCu2O8 7.40 0.74 14.81 7.40 14.81 55.58 5.47 1.12 12.51 7.95 13.89 59.07
Ru0.9Mn0.1Sr2GdCu2O8 7.40 0.74 14.81 7.40 14.81 55.58 5.87 0.98 13.51 7.23 13.89 57.80
Ru0.9Fe0.1Sr2GdCu2O8 7.40 0.74 14.81 7.40 14.81 55.58 5.89 1.09 13.47 7.78 14.09 57.68
Ru0.9Nb0.1Sr2GdCu2O8 7.40 0.74 14.81 7.40 14.81 55.58 5.97 1.10 13.56 7.67 14.73 56.97
Ru0.9Zr0.1Sr2GdCu2O8 7.40 0.74 14.81 7.40 14.81 55.58 5.65 1.18 13.76 7.37 13.87 58.17
Ru0.9Mo0.1Sr2GdCu2O8 7.40 0.74 14.81 7.40 14.81 55.58 5.98 1.76 14.06 7.89 14.07 56.24
Composicin QumicaResultados y discusin
R lt d di i
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Resistencia elctricaResultados y discusin
R lt d di i
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Configuraciones electrnicas de los sistemas Ru0.9M0.1Sr2GdCu2O8donde M= Ru, Co, Fe, Mn, Mo, Zr y Nb.
Resultados y discusin
R lt d di i
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Valores de dureza y porcentajesde porosidad de los sistemas
Ru0.9
M0.1
Sr2
GdCu2
O8
donde M=Ru, Co, Fe, Mn, Mo, Zr y Nb.
Muestra Microdureza
Vickers(Hv)Porosi
dad
(%)Ru0.9Zr0.1Sr2GdCu2O8 488.35 12Ru0.9Nb0.1Sr2GdCu2O8 396.3 18Ru0.9Co0.1Sr2GdCu2O8 338.15 20RuSr2GdCu2O8 219.6 25Ru0.9Mo0.1Sr2GdCu2O
8168.23 30
Ru0.9Mn0.1Sr2GdCu2O
8 136.05 31Ru0.9Fe0.1Sr2GdCu2O8 135.6 33 Microdureza contra porcentaje de
porosidad.
MicrodurezaResultados y discusin
C l i
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1) Se obtuvo una fase pura para las muestras del sistemaRu0.9M0.1Sr2GdCu2O8 donde M= Ru, Co, Fe, Mn, Mo, Zr y Nbmediante reaccin en estado slido a presin atmosfrica.
2) La caracterizacin de las muestras por el mtodo dedifraccin de rayos X y su posterior refinamiento por Rietveld,mostr que todas las muestras adoptan una estructuratetragonal con grupo espacial P4/mmm, isoestructural a lamuestra sin dopaje RuSr2GdCu2O8.
3) Los parmetros de red a y c recen al aumentar el radioatmico del metal de transicin.
4) La morfologa de las muestras analizada con microscopaelectrnica de barrido SEM, muestran una estructurahomognea, con tamaos de grano irregular entre 5 - 10 m.
Conclusiones
C l i
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5) Los resultados del anlisis por dispersin de energa por
rayos X (EDX) revelaron que la composicin del materialcorresponde en un 98% a la estequiometria esperada,concordando con los resultados de rayos X.
6) Las mediciones elctricas de las muestras delRu0.9M0.1Sr2GdCu2O8 donde M= Ru, Co, Fe, Mn, Mo, Nb, Zr
indican que las muestras con M = Ru y Zr sonsuperconductoras, mientras que las muestras con M = Fe, Mn,Co, Mo y Nb son semiconductoras. Esto es debido a que loscationes Fe3+, Mn2+, Co3+, Mo y Nb son ferromagnticosmientras que el ion Zr4+ es diamagntico.
7) De acuerdo a los resultados obtenidos de la micro-durezade la muestra del sistemas Ru0.9M0.1Sr2GdCu2O8 donde M=Ru, Co, Fe, Mn, Mo, Nb, Zr, se observ que las muestras msduras presentan menor porosidad total.
Conclusiones