Ángela Gallardo López

angela@us.es

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

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

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

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)

o Estructurales: ¬ Propiedades mecánicas y de alta temperatura.

o Funcionales: ¬ Propiedades térmicas, magnéticas, ópticas y eléctricas.

Aplicaciones de cerámicas avanzadas

Biomédicas

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

• 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

Grafeno Novoselov, 2004

MWNT Fulereno

C60 Grafito

Carbono

Iijima, 1991

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

Ferrari et al. Nanoscale 2015

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

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10000

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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

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80

Nu

mb

er

of

pu

blic

atio

ns

Year

SCOPUS:

GRAPHENE+CERAMIC

+COMPOSITE

ICMS-Sci Talks. 10 de Octubre de 2017. Rosalía Poyato

Procesado y Caracterización Microestructural, Mecánica

y Eléctrica de Compuestos Cerámica-Grafeno

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

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

Procesado

Horno “Spark Plasma Sintering”

Procesado de polvo en medio acuoso

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)

(bola sobre disco)

17

Resistencia al desgaste, coeficiente de fricción.

Caracterización tribológica

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)

Fracture surfaces: HRSEM

Composites with FLG

Composites with GNP

Graphene content

ICMS-Sci Talks. 10 de Octubre de 2017. Rosalía Poyato

2017-2018 • 3 TFGs ofertados , 2 TFM (fin de master), 1 tesis doctoral.

Ángela Gallardo López

Grupo de Propiedades Mecánicas de Sólidos

Gracias por vuestra atención

Más información: angela@us.es

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…