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  • TREBALL DE RECERCA

    A A R O N B E A D E A G U I L A R I N S T I T U T V I L L A R O M A N A 2 0 1 3 - 2 0 1 4 2 n B A T X I L L E R A T A D E P A R T A M E N T D E F S I C A I Q U M I C A

    T U T O R A : M A R I A A N T N I A C A B R A 8 D E N O V E M B R E D E 2 0 1 3

    MATERIALS DEL FUTUR: CERMIQUES TCNIQUES

  • 2

  • 3

    En el futur s possible que els ordinadors no pesin ms de 1,5 tones

    Popular Mechanics, revista de mecnica de 1949

  • 4

    AGRAMENTS

    Aquest treball no el podria haver dut a terme jo sol, sense lajuda dun conjunt de

    persones a les quals estic molt agrat de que em donessin el seu suport incondicional i

    que per aix, considero que es mereixen ser anomenats en la primera pgina daquest

    treball.

    Voldria donar-li les grcies al senyor Bayon per haver-me prestat varies tardes del seu

    temps, aclariments i altres enfocaments del treball. Per sobre de tot li agraeixo que em

    va permetre tindre accs a travs de la Universitat Autnoma de Barcelona una pastilla

    de cermica conductora i poder-la manipular. Sense aquesta ltima part, el meu

    treball no tindria cap fonament experimental i seria purament teric i hipottic.

    Per altra banda, magradaria anomenar a la meva tutora, la professora Maria Antnia

    Cabra, a la qual no puc expressar-li res ms que tota la meva gratitud per tantssimes

    hores que ha dedicat a guiar, aconsellar, corregir, ajudar i sobretot, i per molt poca

    cosa que sembli, limpuls que et dona per tirar tot endavant passi el que passi.

    Tamb els hi dec una gran gratitud als meus pares, sn els que han viscut en primera

    persona, juntament amb mi, aquest treball des de el neguit quan hi havia alguna cosa

    malament, fins en els moments de satisfacci quan et surten les coses b. Sense els

    meus pares jo no hags tingut accs al senyor Bayon ni el recolzament per tirar

    endavant.

    Per ltim i per no poder nomenar-los a tots, magradaria donar les grcies a totes

    aquelles persones: professors, companys i gent diversa, que he anat consultant mentre

    duia a terme el treball, per el seu granet de sorra i que em dons la seva valoraci i

    opini.

  • 5

    NDEX

    INTRODUCCI ............................................................................................................ 8 1. DEFINICI DE CERMICA ...................................................................................... 10 2. EVOLUCI HISTRICA .......................................................................................... 10 3. DEFINICI DE CERMICA TCNICA / AVANADA .................................................. 10 4. PROPIETATS ESPECIFIQUES DE LA CERMICA AVANADA .................................... 11 4.1 PROPIETATS MECNIQUES ..................................................................................................................... 11

    4.1.1 Duresa: .......................................................................................................................................................... 11 4.1.2 Resistncia a la flexi: ............................................................................................................................. 11 4.1.3 Resistncia a les fluctuacions: ............................................................................................................. 11 4.1.4 Resistncia a impacte trmic: ............................................................................................................. 11 4.1.5 Expansi trmica: ..................................................................................................................................... 12 4.1.6 Resistncia a la fricci: ........................................................................................................................... 12 4.1.7 Esfor de compressi: ............................................................................................................................. 12 4.2 PROPIETATS FSIQUES .............................................................................................................................. 12 4.2.1Resistncia a la temperatura: .............................................................................................................. 13 4.2.2 Mdul de Young (densitat i rigidesa): ............................................................................................. 13 4.2.3 Piezoelectricitat: ....................................................................................................................................... 13 4.2.3 Allament trmic / Conductivitat trmica: .................................................................................... 13 4.2.4 Conductivitat elctrica: .......................................................................................................................... 14 4.3 PROPIETATS QUMIQUES ......................................................................................................................... 14 4.3.1 Resistncia qumica: ................................................................................................................................ 14 4.3.2 Resistncia a la corrosi: ....................................................................................................................... 15 4.3.3 Metallitzaci (Tecnologia dacoblament) .................................................................................... 15 4.4 PROPIETATS BIOLOGIQUES .................................................................................................................... 16 4.4.1 Biocompatibilitat: .................................................................................................................................... 16 4.4.2Compatibilitat alimentria: .................................................................................................................. 16

    5. TEORIES ............................................................................................................... 16 5.1 TEORIA BCS ..................................................................................................................................................... 16 5.2. EFECTE MEISSNER ..................................................................................................................................... 17 6. CONDUCTIVITAT ELCTRICA DE LES CERMIQUES SUPERCONDUCTORES SEGONS

    LA TEMPERATURA ................................................................................................ 18

  • 6

    6.1 ALLANT ........................................................................................................................................................... 18 6.2 SEMICONDUCTOR ........................................................................................................................................ 18 6.3 CONDUCTOR ................................................................................................................................................... 18 6.4 SUPERCONDUCTOR ..................................................................................................................................... 19 7. TIPUS DE CERMIQUES TCNIQUES ...................................................................... 20 7.1 CERMIQUES AMB XIDS ........................................................................................................................ 20

    7.1.1 xid dalumini Almina (Al2O3): ................................................................................................. 20 7.1.2 Titanat dalumini (Al2TiO5): ............................................................................................................. 21 7.1.3 Cermica Mixta / Cermica de dispersi: ...................................................................................... 22 7.1.4 Piezocermiques: ...................................................................................................................................... 22 7.1.5 Cermiques amb silicats ........................................................................................................................ 23 7.1.6 xid de zirconi Zircnia (ZrO2) ................................................................................................... 25 7.2 CERMIQUES SENSE XIDS ..................................................................................................................... 26 7.2.1 Nitrur dalumini (AlN) ........................................................................................................................ 26 7.2.2 Carbur de silicona (SiSiC / SSiC) .................................................................................................... 27 7.2.3 Nitrur de silicona (Si3N4) ................................................................................................................... 28 7.3 COMPOSTOS CERMICS ............................................................................................................................ 29 Compost de matriu de metall cermica (MMC) .................................................................................. 29

    1. INTRODUCCI PRCTICA ...................................................................................... 31 2. PRODUCCI DUNA CERMICA SUPERCONDUCTORA ........................................... 32 2.1. MESCLA ............................................................................................................................................................ 32 2.2. CALCINACI OXIDANT .....................................