[EN] Microwave material sintering provides many advantages over conventional methods. This is a non-conventional technique, where materials absorb and convert electromagnetic energy into heat. The heating process is very different from other methods where heat is transferred through mechanisms of conduction, radiation and convection. The main advantages of microwave sintering can be summarized into three main points: reducing processing time and production costs, environmental benefits and processing flexibility. Therefore, microwaves are an attractive alternative to other sintering methods. The main aim of this thesis is to obtain dense lithium aluminosilicate (LAS) ceramics with adequate mechanical performance and exceptional features by the non-conventional sintering technique of microwave heating for specific applications. The high thermal stability of these materials makes them useful for microelectronics, precision optics and aerospace technologies. Mechanical and thermal properties can be improved by microwave sintering technique. To achieve this goal, the microwave sintering equipment will be optimized in order to obtain solid-state LAS materials and their final properties will be evaluated. As a complimentary phase, the feasibility of improving such properties by the addition of selected second phases, such as alumina and graphene, will be investigated. / [ES] La sinterización de materiales por medio de las microondas aporta muchas ventajas frente a los métodos convencionales. Se trata de una técnica no-convencional donde los materiales absorben las ondas electromagnéticas y las transforman en calor. Este proceso es muy diferente de otros métodos, donde el calor es transferido a través de los mecanismos de conducción, radiación y convección. Las principales ventajas de la sinterización por microondas se puede resumir en tres: reducción de tiempos y costes económicos de producción, beneficios medioambientales y flexibilidad del procesado. Por lo tanto, las microondas son una clara alternativa a otros métodos de sinterización. El objetivo final de esta Tesis Doctoral es la obtención, mediante la técnica de sinterización no convencional de microondas, de materiales cerámicos basados en aluminosilicato de litio (LAS) densos, que reúnan unas prestaciones mecánicas adecuadas y unas funcionalidades excepcionales, para su utilización en aplicaciones específicas. La alta estabilidad térmica de estos materiales los hace idóneos para aplicaciones en el campo de la microelectrónica, la óptica de precisión y la tecnología aeroespacial. Mediante la utilización de las microondas, se pretende mejorar sus propiedades finales, tanto mecánicas como térmicas. Para lograr este objetivo, se adaptarán los equipos de microondas a la sinterización de los materiales de LAS en estado cristalino y se evaluarán sus propiedades finales. En una última fase, se estudiará la viabilidad de mejorar las propiedades de los materiales obtenidos en la etapa anterior, mediante la adición de segundas fases seleccionadas: alúmina y grafeno. / [CA] La sinterització de materials per mitjà de les microones aporta molts avantatges enfront dels mètodes convencionals. Es tracta d'una tècnica no-convencional on els materials absorbeixen les ones electromagnètiques i les transformen en calor. Aquest procés és molt diferent d'altres mètodes, on la calor és transferida per mig dels mecanismes de conducció, radiació i convecció. Els principals avantatges de la sinterització per microones es poden resumir en tres: reducció de temps i costos econòmics de producció, beneficis mediambientals i flexibilitat del processament. Per tant, les microones són una clara alternativa a altres mètodes de sinterització. L'objectiu final d'aquesta Tesi Doctoral és l'obtenció, mitjançant la tècnica de sinterització no-convencional de microones, de materials ceràmics basats en aluminosilicats de liti (LAS) densos, que reunisquen unes prestacions mecàniques adequades i unes funcionalitats excepcionals, per a la seua utilització en aplicacions específiques. L'alta estabilitat tèrmica d'aquests materials els fa idonis per a aplicacions en el camp de la microelectrònica, l'òptica de precisió i la tecnologia aeroespacial. Mitjançant la utilització de les microones, es pretén millorar les seues propietats finals, tant mecàniques com tèrmiques. Per a aconseguir aquest objectiu, s'adaptaran els equips de microones a la sinterització dels materials de LAS en estat cristal·lí i s'avaluaran les seues propietats finals. En una última fase, s'estudiarà la viabilitat de millorar les propietats dels materials obtinguts en l'etapa anterior, mitjançant l'addició de segones fases seleccionades: l'alúmina i el grafé. / Benavente Martínez, R. (2015). DESARROLLO DE MATERIALES CERÁMICOS AVANZADOS CON ALTAS PRESTACIONES MEDIANTE TÉCNICAS NO CONVENCIONALES DE SINTERIZACIÓN: MICROONDAS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/49358 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales

[ES] Los avances tecnológicos se encuentran, en algunas ocasiones, limitados debido a la imposibilidad de combinar las excelentes prestaciones de los materiales conocidos con algunas funcionalidades críticas necesarias para desarrollar nuevas aplicaciones tecnológicas. Estos nuevos materiales con un diseño a la carta resultan extremadamente interesantes ya que permiten combinar propiedades y funcionalidades actualmente inalcanzables. La circona, u oxido de zirconio (ZrO2), es un sólido cristalino blanco con enlaces iónicos altamente estables que es principalmente obtenido en forma de polvo para aplicaciones tecnológicas. Debido a sus propiedades física y químicas, la circona es un material cerámico que posee una serie de características excepcionales, que incluyen una dureza, tenacidad y fractura relativamente altas en comparación con otros materiales cerámicos, bajo coeficiente de fricción y alto punto de fusión. Además, es un material relativamente no reactivo cuando se expone a ambientes húmedos y corrosivos en comparación con otros materiales como metales y polímeros, con buena resistencia a altas temperaturas y abrasión. Todas estas propiedades posicionan a la circona como un material muy versátil con un amplio espectro de aplicaciones que abarca intercambiadores de calor, celdas de combustible, componentes de turbinas para sistemas aeronáuticos y generación de electricidad, así como para medicina, odontología y otras aplicaciones. El propósito de esta tesis doctoral es la obtención de materiales base circona que puedan ser empleados en la fabricación de nuevos composites con funcionalidades a la carta en sectores tecnológicos como el transporte, energía, medicina, etc. Para ello se utilizarán técnicas de sinterización no-convencionales: Microondas (MW) y Spark Plasma Sintering (SPS). Para este trabajo se plantea el estudio de distintos composites base circona: circona reforzada con óxido de niobio (Nb2O5), Titania (TiO2) y composites de circona reforzados con manganita de lantano dopada con estroncio (LSM). El resultado final de esta investigación permitirá determinar si las técnicas rápidas de sinterización no-convencional, permiten mejoran las propiedades mecánicas, eléctricas y magnéticas de los materiales obtenidos en comparación con la sinterización por métodos convencionales. / [CA] Els avenços tecnològics són, en algunes ocasions, limitats per la impossibilitat de combinar l'excel·lent comportament dels materials coneguts amb algunes funcionalitats crítiques necessàries per desenvolupar noves aplicacions tecnològiques. Aquests nous materials amb disseny a la carta resulten summament interessants ja que permeten combinar propietats i funcionalitats actualment inabastables. La circonia, o òxid de zirconi (ZrO2), és un sòlid cristal·lí blanc amb enllaços iònics altament estables que s'obté principalment en forma de pols per a aplicacions tecnològiques. A causa de les seves propietats físiques i químiques, la zircònia és un material ceràmic que posseeix una sèrie de característiques excepcionals, que inclouen duresa, tenacitat i fractura relativament altes en comparació amb altres materials ceràmics, baix coeficient de fricció i alt punt de fusió. A més, és un material relativament no reactiu quan s'exposa a ambients humits i corrosius en comparació amb altres materials com metalls i polímers, amb bona resistència a altes temperatures i abrasió. Totes aquestes propietats posicionen a la zircònia com un material molt versàtil amb un ampli espectre d'aplicacions que inclou intercanviadors de calor, piles de combustible, components de turbines per a sistemes aeronàutics i generació d'electricitat, així com per a medicina, odontologia i altres aplicacions. L'objectiu d'aquesta tesi doctoral és l'obtenció de materials base de zircònia que puguin ser utilitzats en la fabricació de nous compòsits amb funcionalitats sota demanda en sectors tecnològics com transport, energia, medicina, etc. Per a això, s'utilitzaran tècniques de sinterització no convencionals utilitzat: microones (MW) i sinterització per plasma d'espurna (SPS) Per a aquest treball es proposa l'estudi de diferents composites a força de zircònia: zircònia reforçada amb òxid de niobi (Nb2O5), titanat (TiO2) i composites de zircònia reforçats amb manganita de lantani dopat amb estronci (LSM). El resultat final d'aquesta investigació permetrà determinar si les tècniques de sinterització ràpida no convencional permeten millorar les propietats mecàniques, elèctriques i magnètiques dels materials obtinguts en comparació amb la sinterització per mètodes convencionals. / [EN] Technological advances are, on some occasions, limited due to the impossibility of combining the excellent performance of known materials with some critical functionalities necessary to develop new technological applications. These new materials of great design are extremely interesting since they allow combining properties and functionalities currently unattainable. Zirconia, or zirconium oxide (ZrO2), is a white crystalline solid with highly stable ionic bonds that is mainly obtained in powder form for technological applications. Due to its physical and chemical properties, zirconia is a ceramic material that possesses several exceptional characteristics, including relatively high hardness, toughness and fracture compared to other ceramic materials, low coefficient of friction, and high melting point. Furthermore, it is a relatively non-reactive material when exposed to humid and corrosive environments compared to other materials such as metals and polymers, with good resistance to high temperatures and abrasion. All these properties position zirconia as a very versatile material with a wide spectrum of applications that includes heat exchangers, fuel cells, turbine components for aeronautical systems and electricity generation, as well as for medicine, dentistry, and other applications. The purpose of this doctoral thesis is to obtain zirconia base materials that can be used in the manufacture of new composites with on-demand functionalities in technological sectors such as transport, energy, medicine, etc. For this, non-conventional sintering techniques will be used: Microwaves (MW) and Spark Plasma Sintering (SPS) For this work, the study of different zirconia-based composites is proposed: zirconia reinforced with niobium oxide (Nb2O5), titania (TiO2) and zirconia composites reinforced with strontium-doped lanthanum manganite (LSM). The result of this research will make it possible to determine whether rapid non-conventional sintering techniques allow the mechanical, electrical, and magnetic properties of the materials obtained to be improved compared to sintering by conventional methods. / El autor agradece a la Generalitat Valenciana por la ayuda económica recibida para la beca del programa Santiago Grisolía (GRISOLIAP/2018/168) / Guillén Pineda, RM. (2021). Desarrollo de materiales cerámicos base circona sinterizados mediante técnicas rápidas no convencionales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/180231 / TESIS