La electricidad es uno de los pilares en los que se cimienta la sociedad actual, principalmente por la alta eficiencia obtenida en el transporte de esta energía, lo que permite su reparto y utilización en lugares lejanos a la fuente. Las máquinas eléctricas forman parte importante de esta realidad, pues permiten la transformación de esta energía en movimiento, lo cual se utiliza en diversos aspectos desde los electrodomésticos hasta los motores industriales, todos ellos combinan fenómenos electromagnéticos y hacen uso de materiales conductores de campo eléctrico y magnético para su funcionamiento. El presente trabajo se ubica en el campo de los materiales magnéticos y pretende iniciar la investigación de nuevos materiales compuestos para aplicaciones magnéticas, en la intención de reemplazar a los aceros eléctricos usados tradicionalmente en la fabricación de máquinas eléctricas; ampliando las aplicaciones de alta frecuencia de éstos materiales compuestos, tales como: servomotores, bocinas, grabadores magnéticos, aisladores de ondas electromagnéticas y otros. El objetivo principal del presente trabajo es elaborar y caracterizar un material compuesto de matriz epóxica reforzada con partículas magnéticas para determinar la relación entre sus propiedades magnéticas y la proporción de sus constituyentes. Según la metodología planteada, inicialmente se han fabricado probetas toroidales de material compuesto mediante aglomeración, variando las proporciones de sus constituyentes. Seguidamente se ha realizado la caracterización de estos materiales, principalmente con el propósito de determinar sus propiedades magnéticas, de modo indirecto, mediante el efecto que tienen dichas propiedades sobre los parámetros eléctricos: tensión y corriente; utilizando un circuito de prueba según la norma ASTM A927. Como resultado de esta investigación, se logró elaborar y caracterizar materiales compuestos de matriz epóxica variando la proporción de partículas magnéticas como refuerzo en el rango de 14.5% a 29.8% en volumen. El material con 29.8% de refuerzo, correspondiente a la máxima composición en volumen obtenida en el presente trabajo, presenta las mejores propiedades magnéticas: 2.84 de permeabilidad relativa y 90.5 J/m3 de pérdidas específicas. / Tesis

Scientists and engineers feel motivated in the presence of new elements or materials they cannot comprehend. That is why when a material with a new properties or behavior arises, they do the best to investigate on them until understand them and give some applications. One of these kind of moderns materials are the ferrofluids, which have a special and very different behavior when are induced under magnetic field and when not. These materials have plenty of applications nowadays. Due to their smart behaviour they are used on dampers for automobile suspensions, for measurement of fluid’s viscosities, acoustics and several more tasks. Magneto sensible elastomers (MSE) are materials that own similar properties to ferrofluids, with the substantial difference of being in solid state independently of the presence or absence of magnetic field. MSE are composed on a polymer matrix that has magnetic particles that provide them a smart behaviour under magnetic fields. For this project the magnetic particles were iron powder and certain amounts of graphite were also added to give electrical conductivity. In the current work it was fabricated several samples of MSE to study the behaviour of their electrical and mechanical properties under the effect of a magnetic field. Permanent magnets were used to induce the magnetic field on the probes and this field was changed by moving the magnets away and close to the probes through a motorized positioning machine. The results obtained from the experiments are summarized on conclusions that can be used in future to the design and building of sensors and actuators. / Tesis

Doctora en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ciencias de los Materiales / En este trabajo de tesis se presenta la síntesis, estudio estructural y magnético de materiales basados en redes inorgánicas de fosfato de oxovanadio: (VVPO), (VIVPO), (VIIIPO) y oxovanadio (VVO), funcionalizadas con metales de la primera serie de transición: CuII (3d9), FeIII (3d5) y MnII (3d5). El método de síntesis hidrotermal permitió aislar ocho materiales, los cuales exhiben diferente dimensión estructural: [{Mn(fen)2}(VO3)2]n (1) (1D), [{Mn(bipy)(VO3)2}{VO2(bipy)}(VO3)(V2O6)]n (2) (1D), [V4O10(fen)2]n (3) (1D), (materiales VO), [Cu(bipy)(VO2)(PO4)]n (4) (1D), [Cu(fen)(VO2)(H2PO4)(HPO4)]n (5a) (1D), [{Cu(fen)}2(VO)3(PO4)2(HPO4)2] 2H2O (5b) (2D), [{Cu(fen)}2(VO4)(H2PO4)2(PO4)(H2O)2]n (6) (1D), K3[Fe3.26V0.74(OH)O(PO4)4(H2O)2] 2H2O (7) (3D) y [(VO)3(μ PO4)2(bipy)(μ OH2)] 1/3 H2O (8) (1D), (materiales VPO). El estudio de las propiedades magnéticas de los materiales híbridos (1), (2), (4), (5b), (6) y (8) se realizó en base a las mediciones de magnetización en función de la temperatura. Los ajustes de los datos de susceptibilidad magnética experimentales, utilizando modelos analíticos y método de diagonalización matricial, permitieron obtener las constantes de acoplamiento magnético, J, para cada sistema. Para los compuestos (1) y (2) se observa un comportamiento antiferromagnético débil (J <1 cm-1), el cual se debe principalmente al número de átomos puente entre los centros paramagnéticos de MnII. Los compuestos (4) y (6) también presentan comportamiento antiferromagnético débil. Para (4) la constante de acoplamiento indica una interacción magnética más intensa que para el caso de (6), favorecida por factores geométricos, específicamente, por la disposición Cuec-Cuec. Para los sistemas (5b) y (8) las constantes J también reflejan la naturaleza antiferromagnética presente en ambos casos, siendo este fenómeno debido a la presencia de dos especies paramagnéticas, CuII y VIV. En (5b), los valores de J más negativos indican que los caminos más favorecidos para el acoplamiento magnético se producen entre centros de igual naturaleza (Cu-Cu y V-V). En (8) el valor de J >100 cm-1 también indica que la intensidad del acoplamiento magnético entre la dupla Vec-Vec está favorecido por la simetría orbital. En resumen, se logró relacionar factores geométricos con los fenómenos magnéticos cooperativos observados.

Scientists and engineers feel motivated in the presence of new elements or materials they cannot comprehend. That is why when a material with a new properties or behavior arises, they do the best to investigate on them until understand them and give some applications. One of these kind of moderns materials are the ferrofluids, which have a special and very different behavior when are induced under magnetic field and when not. These materials have plenty of applications nowadays. Due to their smart behaviour they are used on dampers for automobile suspensions, for measurement of fluid’s viscosities, acoustics and several more tasks. Magneto sensible elastomers (MSE) are materials that own similar properties to ferrofluids, with the substantial difference of being in solid state independently of the presence or absence of magnetic field. MSE are composed on a polymer matrix that has magnetic particles that provide them a smart behaviour under magnetic fields. For this project the magnetic particles were iron powder and certain amounts of graphite were also added to give electrical conductivity. In the current work it was fabricated several samples of MSE to study the behaviour of their electrical and mechanical properties under the effect of a magnetic field. Permanent magnets were used to induce the magnetic field on the probes and this field was changed by moving the magnets away and close to the probes through a motorized positioning machine. The results obtained from the experiments are summarized on conclusions that can be used in future to the design and building of sensors and actuators. / Tesis

La presente tesis expone una investigaciÓn desarrollada con el objetivo de determinar li posibilidad de crear pantallas electromagnéticas con capacidades de selectividad espacial y de frecuencias en función det tiempo; es decir, éstas filtran los campos electromagnéticos incidentes dependiendo de su dirección de arribo y de la frecuencia a la que se propagan; éstas condiciones se pueden cambiar de acuerdo a las necesidades a lo largo del tiempo de manera casi instantánea. A partir de ahí, establece los parámetros generales para el diseño de dichas pantallas. En los dos primeros capítulos se describen las tecnologías necesarias para lograr los efectos de apantallamiento deseados; siendo las más importantes: la nueva tecnología de los metamateriales y la técnica de cloaking por capas. Se exponen lueso, les condiciones que llevaron al desarrollo de las mismas, se explica su evolución teórica e histórica y se justifica su plausibilldad fisica a partir de los modelos teóricos ideales llegándose después a modelos de implementación práctica. Los conceptos físicos se desarrollan lo más completamente posible, es decir, estos se desarrollan a partir soluciones locales hasta llegar a los principios físicos más generales y conocidos. Posteriormente, se realiza un estudio de la integración de dichas tecnologías y mecanismos, y de igual modo la integración con otros conceptos que permiten lograr capacidades arriba descritas. Los modelos generales son comprobados utilizando métodos de simulación numérica computarizada. Luego se desarrollan modelos de aplicación para ejemplificar la utilización de las capacidades del dispositivo propuesto. De igual manera, se muestra el desarrollo de un sistema integrado con diferentes capacidades de selectividad y se desarrolla las ventajas aplicativas del mismo. Esta investigación hace hincapié en la correcta fundamenteción de los conceptos a través de una amplia bibliografla, que dada la naturaleza de joven tecnología, está compuesta en su mayoría por publicaciones y tesis desarrollades en los últimos años. / Tesis

Entre la amplia variedad de materiales nanocristalinos ferromagnéticos existe un pequeño grupo que presenta un comportamiento histerético muy particular: el ciclo de histéresis está desplazado en el eje horizontal y su silueta es asimétrica. Normalmente, la ruptura de la simetría del ciclo de histéresis se ha observado en materiales que tienen anisotropía de canje, sin embargo el comportamiento histerético anómalo a que nos referimos aquí presenta unas características que claramente lo diferencian de éste.En el presente trabajo de tesis se ha analizado la relación entre la nanocristalización de la aleación Co66 Fe4 Mo2Si16B12 y su histéresis magnética. Se ha hecho un estudio experimental para relacionar la microestructura en volumen y superficie de muestras tratadas térmicamente con el fenómeno del ciclo de histéresis desplazado. El origen de este desplazamiento se ha atribuido a la interacción dipolar entre las fases magnéticamente blanda (matriz amorfa) y dura (cristales embebidos en la matriz amorfa). Basándonos en este modelo se han simulado numéricamente la forma de los ciclos y la evolución de sus principales características con los campos aplicados, el tiempo y la temperatura.Mediante medidas de magnetometría de par en muestras con elevada fracción nanocristalina se han estimado las constantes de anisotropía de los nanocristales existentes en las muestras. Se constata además el comportamiento anómalo del par en las muestras con bajo grado de nanocristalización.

Estudia las características microestructurales y los efectos de la adición de Ni en tres aleaciones nanoestructuradas a base de Fe, tipo NANOPERM (Fe90Zr7B3, (Fe0.75Ni0.25)90Zr7B3 y (Fe0.50Ni0.50)90Zr7B3). Estas aleaciones son preparadas por mecano-síntesis en dos etapas: en la primera etapa se preparan las aleaciones precursoras Fe0.75Ni0.25 y Fe0.50Ni0.50 a partir de polvos elementales de Fe y Ni por 30 h de mecano-síntesis; en la segunda etapa, las aleaciones nanoestructuradas se obtienen a partir de la mezcla de las muestras precursoras con elementos de Zr y B por 30 h de mecano-síntesis. La evolución estructural de las aleaciones como una función del tiempo de molienda es seguida por difracción de rayos X. El análisis microestructural alrededor de los sitios de Fe se realiza empleando espectroscopia Mössbauer de transmisión del 57Fe. Asimismo, las muestras finales en los tres sistemas son analizados por estructura fina de absorción de rayos X extendidados (EXAFS) en los bordes Kα de los átomos de Fe y Ni. / Tesis

La electricidad es uno de los pilares en los que se cimienta la sociedad actual, principalmente por la alta eficiencia obtenida en el transporte de esta energía, lo que permite su reparto y utilización en lugares lejanos a la fuente. Las máquinas eléctricas forman parte importante de esta realidad, pues permiten la transformación de esta energía en movimiento, lo cual se utiliza en diversos aspectos desde los electrodomésticos hasta los motores industriales, todos ellos combinan fenómenos electromagnéticos y hacen uso de materiales conductores de campo eléctrico y magnético para su funcionamiento. El presente trabajo se ubica en el campo de los materiales magnéticos y pretende iniciar la investigación de nuevos materiales compuestos para aplicaciones magnéticas, en la intención de reemplazar a los aceros eléctricos usados tradicionalmente en la fabricación de máquinas eléctricas; ampliando las aplicaciones de alta frecuencia de éstos materiales compuestos, tales como: servomotores, bocinas, grabadores magnéticos, aisladores de ondas electromagnéticas y otros. El objetivo principal del presente trabajo es elaborar y caracterizar un material compuesto de matriz epóxica reforzada con partículas magnéticas para determinar la relación entre sus propiedades magnéticas y la proporción de sus constituyentes. Según la metodología planteada, inicialmente se han fabricado probetas toroidales de material compuesto mediante aglomeración, variando las proporciones de sus constituyentes. Seguidamente se ha realizado la caracterización de estos materiales, principalmente con el propósito de determinar sus propiedades magnéticas, de modo indirecto, mediante el efecto que tienen dichas propiedades sobre los parámetros eléctricos: tensión y corriente; utilizando un circuito de prueba según la norma ASTM A927. Como resultado de esta investigación, se logró elaborar y caracterizar materiales compuestos de matriz epóxica variando la proporción de partículas magnéticas como refuerzo en el rango de 14.5% a 29.8% en volumen. El material con 29.8% de refuerzo, correspondiente a la máxima composición en volumen obtenida en el presente trabajo, presenta las mejores propiedades magnéticas: 2.84 de permeabilidad relativa y 90.5 J/m3 de pérdidas específicas. / Tesis

En los últimos años, la investigación de materiales amorfos y nanocristalinos con nuevas propiedades mecánicas, químicas y magnéticas han concitado el interés de muchos grupos de ciencia de materiales debido a la diversidad de aplicaciones tecnológicas. Asimismo, existe un creciente interés en fabricar nuevos materiales por diversas técnicas que impliquen costos económicos cada vez menores. En esta tesis se realiza un estudio comparativo de la formación de las fases amorfas y nanocristalinas en el sistema Fe-Zr, con una composición nominal de 66.67% at. Fe, el cual posee interesantes propiedades físicas para potenciales aplicaciones tecnológicas. Las muestras han sido preparadas a través de dos variantes técnicas de la mecano-síntesis basadas en reacciones sólidas: Aleación Mecánica (AM), que se inicia a partir de polvos elementales puros, y Molido Mecánico (MM), a partir de polvos de un intermetálico previamente aleado por la técnica de horno de arco. El análisis estructural (orden de largo alcance - long range order -) de las muestras se realizó usando Difracción de Rayos X (DRX). Además, el análisis microestructural (orden de corto alcance - short-range order -) alrededor de los sitios de Fe se realizó empleando Espectroscopia Mossbauer de Transmisión (EMT). La evolución del proceso, monitoreado por EMT, permite determinar la transición de fases de ferromagnéticas a fases amorfas paramagnéticas por las dos rutas de síntesis. Asimismo, de los resultados finales de las dos rutas de mecano-síntesis, después de 9 horas de molido, se determina que la muestra procesada por AM contiene aproximadamente un 91% de fase amorfa, mientras que la obtenida porMMalcanza aproximadamente el 68%. Además, mediante AM, después de 9 h, se obtiene una fase nanocristalina de Fe- con tamaño de grano de aproximadamente 13 nm y una solución sólida de Fe(Zr); mientras que por MM, se forma una fase nanocristalina de Fe2Zr con tamaño de grano de aproximadamente 10 nm. Finalmente, de los parámetros M¨ossbauer, a 9 h de molido, se observa la homogeneidad de las dos muestras amorfas. / In recent years, research on amorphous and nanocrystalline materials with new mechanical, chemical, and magnetic properties have attracted the interest of many groups of materials science due to the diversity of technological applications. There is also a growing interest in producing new materials by different techniques involving a remarkable reduction of production costs. In this thesis, it is carried out a comparative study of the formation of amorphous and nanocrystalline phases in the Fe-Zr system, with a nominal composition of 66.67 % at. Fe, which has interesting physical properties for potential technological applications. The samples were prepared following two different routes of mechano synthesis technique based on solid state reaction: Mechanical Alloying (MA), starting from pure elemental powders, and Mechanical Milling (MM) from powders of a intermetallic alloy previously produced by the technique of electric arc furnace. The structural analysis (long range order) of the samples was performed using X-ray diffraction (XRD). Moreover, microstructural analysis (short-range order) around Fe sites was performed by Transmission M¨ossbauer spectroscopy (TMS). The evolution of the process, employing TMS, allows us to determine the transition from a ferromagnetic phase to a paramagnetic amorphous phases in both routes of synthesis. The final results of the mechano synthesis after 9 hours of milling show that the sample processed by MA contains approximately 91% of amorphous phase, while that obtained by MM reaches approximately 68 %. Moreover, following the first route (MA), after 9 h milling, it is obtained a nanocrystalline Fe- phase with an average grain size of approximately 13 nm and a solid solution of Fe(Zr). Following the second route (MM) it is obtained a nanocrystalline Fe2Zr alloy with an average grain size of approximately 10 nm. Finally, theM¨ossbauer results show the homogeneity of the amorphous samples (after 9 h milling), independent of the followed routes.

En los últimos años, la investigación de materiales amorfos y nanocristalinos con nuevas propiedades mecánicas, químicas y magnéticas han concitado el interés de muchos grupos de ciencia de materiales debido a la diversidad de aplicaciones tecnológicas. Asimismo, existe un creciente interés en fabricar nuevos materiales por diversas técnicas que impliquen costos económicos cada vez menores. En esta tesis se realiza un estudio comparativo de la formación de las fases amorfas y nanocristalinas en el sistema Fe-Zr, con una composición nominal de 66.67% at. Fe, el cual posee interesantes propiedades físicas para potenciales aplicaciones tecnológicas. Las muestras han sido preparadas a través de dos variantes técnicas de la mecano-síntesis basadas en reacciones sólidas: Aleación Mecánica (AM), que se inicia a partir de polvos elementales puros, y Molido Mecánico (MM), a partir de polvos de un intermetálico previamente aleado por la técnica de horno de arco. El análisis estructural (orden de largo alcance - long range order -) de las muestras se realizó usando Difracción de Rayos X (DRX). Además, el análisis microestructural (orden de corto alcance - short-range order -) alrededor de los sitios de Fe se realizó empleando Espectroscopia Mossbauer de Transmisión (EMT). La evolución del proceso, monitoreado por EMT, permite determinar la transición de fases de ferromagnéticas a fases amorfas paramagnéticas por las dos rutas de síntesis. Asimismo, de los resultados finales de las dos rutas de mecano-síntesis, después de 9 horas de molido, se determina que la muestra procesada por AM contiene aproximadamente un 91% de fase amorfa, mientras que la obtenida porMMalcanza aproximadamente el 68%. Además, mediante AM, después de 9 h, se obtiene una fase nanocristalina de Fe- con tamaño de grano de aproximadamente 13 nm y una solución sólida de Fe(Zr); mientras que por MM, se forma una fase nanocristalina de Fe2Zr con tamaño de grano de aproximadamente 10 nm. Finalmente, de los parámetros M¨ossbauer, a 9 h de molido, se observa la homogeneidad de las dos muestras amorfas. / -- In recent years, research on amorphous and nanocrystalline materials with new mechanical, chemical, and magnetic properties have attracted the interest of many groups of materials science due to the diversity of technological applications. There is also a growing interest in producing new materials by different techniques involving a remarkable reduction of production costs. In this thesis, it is carried out a comparative study of the formation of amorphous and nanocrystalline phases in the Fe-Zr system, with a nominal composition of 66.67 % at. Fe, which has interesting physical properties for potential technological applications. The samples were prepared following two different routes of mechano synthesis technique based on solid state reaction: Mechanical Alloying (MA), starting from pure elemental powders, and Mechanical Milling (MM) from powders of a intermetallic alloy previously produced by the technique of electric arc furnace. The structural analysis (long range order) of the samples was performed using X-ray diffraction (XRD). Moreover, microstructural analysis (short-range order) around Fe sites was performed by Transmission M¨ossbauer spectroscopy (TMS). The evolution of the process, employing TMS, allows us to determine the transition from a ferromagnetic phase to a paramagnetic amorphous phases in both routes of synthesis. The final results of the mechano synthesis after 9 hours of milling show that the sample processed by MA contains approximately 91% of amorphous phase, while that obtained by MM reaches approximately 68 %. Moreover, following the first route (MA), after 9 h milling, it is obtained a nanocrystalline Fe- phase with an average grain size of approximately 13 nm and a solid solution of Fe(Zr). Following the second route (MM) it is obtained a nanocrystalline Fe2Zr alloy with an average grain size of approximately 10 nm. Finally, theM¨ossbauer results show the homogeneity of the amorphous samples (after 9 h milling), independent of the followed routes. / Tesis