Efecto de temperatura en comportamiento ferroelástico de LaAIO3

Abstract

En los tiempos actuales, tecnologías de generación energética limpia tienen cada vez más relevancia en la investigación y desarrollo, tal es el caso de las celdas de combustible de óxido sólido (SOFC), dispositivos electroquímicos que convierten la energía química de reacción directamente en energía eléctrica. Tecnologías como esta, no están exentas de desafíos técnicos y de diseño, como por ejemplo elevadas temperaturas de operación. Ante estos desafíos, surgen con gran interés de aplicación los materiales cerámicos con estructura de perovskita, que presentan propiedades mecánicas y térmicas adaptables a las exigencias de la tecnología. En dichos materiales se presenta el fenómeno de la ferroelasticidad que implica que las relaciones de esfuerzo-deformación presenten un comportamiento no lineal. El creep ferroelástico en perovskitas ocurre cuando estas son sometidas a un cierto esfuerzo crítico, produciéndose creep incluso a temperatura ambiente. El objetivo general del presente trabajo es medir, caracterizar y analizar los efectos de la temperatura en el comportamiento ferroelástico de LaAlO3. Para cumplir este objetivo general, se definen objetivos específicos, los cuales consisten en fabricar muestras de LaAlO3 capaces de ser sometidas a ensayos de compresión con la intención de obtener curvas de esfuerzo - deformación del LaAlO3 a diferentes temperaturas, desde los 20 oC hasta 600 oC, y a una carga máxima de 50 [MPa]. La metodología por seguir para lograr los objetivos propuestos corresponde a la fabricación de muestras, la realización de ensayos de compresión de larga duración bajo las condiciones de esfuerzo y temperatura mencionadas, experiencia en la cual se utiliza un sistema de correlación de imágenes digitales (DIC) para la medición de la deformación de las muestras, además de un modelo matemático desarrollado en el programa Matlab. Se logra obtener curvas de expansión térmica, creep y esfuerzo - deformación de alrededor de 10 ensayos, los cuales son comparados entre sí, tomando en cuenta fuentes de error asociados al proceso de medición, como a la calidad y estructura de las muestras fabricadas. A partir del análisis realizado se concluye que, al aumentar la temperatura del material, disminuye la deformación del mismo al ser sometido a un mismo esfuerzo de carga máxima. Se comprueban además comportamientos mecánicos propios de los materiales ferroelásticos tales como la presencia de deformación remanente o coeficientes de expansión térmica, validando resultados de acuerdo a la múltiple bibliografía consultada. Los recursos utilizados en este trabajo corresponden principalmente a las dependencias de los laboratorios del DIMEC. El suministro de materiales y equipos es financiado por el proyecto FONDECYT No. 1200141.