Efecto de la nanoestructura sobre las propiedades térmicas y magnéticas de nanomateriales tipo 2D y 0D
En este artículo de revisión se presenta un estudio relacionado con el efecto que tiene la nanoestructura sobre las propiedades y aplicaciones de los nanomateriales. Dado el amplio campo de investigación de la ciencia de los nanomateriales se analizan en particular los recubrimientos protectores nan...
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| Institution: | Academia Colombiana De Ciencias Exactas Fisicas Y Naturales ACCEFYN |
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| Main Authors: | , |
| Format: | Artículo de revista |
| Language: | Español |
| Published: |
Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales
2020-03-25
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| Subjects: | |
| Online Access: | https://repositorio.accefyn.org.co/handle/001/1189 |
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Zambrano Romero, Gustavo A. Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales 2021-12-10T08:14:14Z 2021-12-10T08:14:14Z 2020-03-25 https://repositorio.accefyn.org.co/handle/001/1189 https://doi.org/10.18257/raccefyn.916 En este artículo de revisión se presenta un estudio relacionado con el efecto que tiene la nanoestructura sobre las propiedades y aplicaciones de los nanomateriales. Dado el amplio campo de investigación de la ciencia de los nanomateriales se analizan en particular los recubrimientos protectores nanoestructurados 2D de barrera térmica de YSZ (Yttria-Stabilized Zirconia – ZrO2/Y2O3 – Zirconia Estabilizada con Itria) depositados en película delgada por la técnica PVD (Physical Vapour Deposition - Deposición en fase física de vapor) de pulverización catódica (sputtering) bajo ángulo oblicuo y el de las nanopartículas magnéticas 0D de ferritas de Co-Zn (Co1-xZnxFe2O4) obtenidas mediante el método de co-precipitación química. Para el caso de los recubrimientos protectores nanoestructurados 2D de barrera térmica de YSZ se concluyó que el valor de la conductividad térmica (k) está fuertemente influenciado por la microestructura “en zigzag” de los recubrimientos PVD con disminución de (k) en un orden de magnitud, cuando las columnas cambian de orientación de crecimiento normal (α=0) con respecto a la superficie del sustrato, a una microestructura en un patrón de “zigzag” con n=50 repeticiones. Esto muestra el potencial del crecimiento de películas delgadas YSZ al manipular la nanoestructura en una la deposición bajo ángulo oblicuo, como un método efectivo para mejorar la propiedad de aislante térmico de este material. Por otro lado, pudimos establecer que las propiedades magnéticas de las nanopartículas de Co1-xZnxFe2O4 como el campo coercitivo y la magnetización de saturación están fuertemente correlacionadas con el tamaño de partícula y las propiedades de la estructura cristalina, y la ferrita de Co1-xZnxFe2O4 presenta una tendencia al comportamiento superparamagnético a temperatura ambiente. Este resultado implica que las nanopartículas magnéticas pueden considerarse material magnético blando. Lo anterior hace atractivas las nanopartículas de Co1-xZnxFe2O4 para aplicaciones en el campo de la fotónica y la electrónica, como también para aplicaciones biomédicas. In this review paper, we present a study related to the nanostructure effect on the properties and applications of nanomaterials. Given in fact the broad field of research of the nanomaterials science, we analyze in particular the 2D YSZ (Yttria-Stabilized Zirconia-ZrO2/Y2O3) thermal barrier nanostructured protective thin film coatings deposited by PVD (Physical Vapor Deposition) sputtering technique at an oblique angle, and the 0D magnetic nanoparticles of Co-Zn ferrites (Co1-xZnxFe2O4) obtained by chemical coprecipitation method. In the case of YSZ thermal barrier 2D nanostructured protective coatings, it was concluded that the value of thermal conductivity (k) is strongly influenced by the “zigzag” microstructure of PVD coatings. A decrease of (k) in an order of magnitude, when the columns change from normal growth orientation (α = 0) with respect to the substrate surface, to a microstructure in a “zigzag” pattern with n = 50 repetitions, is presented. This shows the growth potential of YSZ thin films by manipulating the nanostructure at an oblique angle deposition as an effective method to improve the thermal insulating property of this material. On the other hand, we can established that the magnetic properties of the Co1-xZnxFe2O4 nanoparticles such as the coercive field and the saturation magnetization are strongly correlated to particle size and crystal structure properties, and the Co1-xZnxFe2O4 ferrite presented a tendency to superparamagnetic behavior at room temperature. This result implies that the magnetic nanoparticles can be considered soft magnetic material. The above makes Co1-xZnxFe2O4 nanoparticles attractive for applications in the field of photonics and electronics, as well as for biomedical applications. application/pdf spa Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales Bogotá, Colombia Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ info:eu-repo/semantics/openAccess Atribución-NoComercial 4.0 Internacional (CC BY-NC 4.0) Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales Efecto de la nanoestructura sobre las propiedades térmicas y magnéticas de nanomateriales tipo 2D y 0D Artículo de revista info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion http://purl.org/coar/resource_type/c_6501 DataPaper http://purl.org/redcol/resource_type/ARTREV Materiales nanoetructurados Zirconia estabilizada con itria Ferritas de Cobalto Zinc Pulverización catódica Co-precipitación química Nanostructured materials Yttria stabilized zirconia Zinc cobalt ferrites Sputtering Chemical co-precipitation. Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales 44 153 168 170 Estudiantes, Profesores, Comunidad científica colombiana Amaya, C., Caicedo, J.C., Yáñez-Limón, J.M., Vargas, R.A., Zambrano, G., Gómez, M.E., Prieto, P. (2012). A non-destructive method for determination of thermal conductivity of YSZ coatings deposited on Si substrates. Mater Chem Phys. 136: 917. Amaya, C., Prías-Barragán, J.J., Aperador, W., Hernández-Landaverde, M.A., Ramírez- Cardona, M., Caicedo, J.C., Rodríguez, L.A., Snoeck, E., Gómez, M.E., and Zambrano, G. (2017). Thermal conductivity of yttria-stabilized zirconia thin films with a zigzag microstructure. J Appl Phys. 121: 245110-1-245110-9. Amaya, C., Prías-Barragan, J.J., Caicedo, J.C., Yañez-Limón, J.M., Zambrano, G. (2109). Chapter 8: Impact of the Glancing Angle Deposition on the Yttria-Stabilized Zirconia Growth and Their Thermal Barrier Coating Properties. En J.A. Perez-Taborda and A.G. Avila Bernal. 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Efecto de la nanoestructura sobre las propiedades térmicas y magnéticas de nanomateriales tipo 2D y 0D |
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Efecto de la nanoestructura sobre las propiedades térmicas y magnéticas de nanomateriales tipo 2D y 0D Zambrano Romero, Gustavo A. Zambrano Romero, Gustavo A. Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales Materiales nanoetructurados Zirconia estabilizada con itria Ferritas de Cobalto Zinc Pulverización catódica Co-precipitación química Nanostructured materials Yttria stabilized zirconia Zinc cobalt ferrites Sputtering Chemical co-precipitation. |
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2020-03-25 |
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Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales |
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En este artículo de revisión se presenta un estudio relacionado con el efecto que tiene la nanoestructura sobre las propiedades y aplicaciones de los nanomateriales. Dado el amplio campo de investigación de la ciencia de los nanomateriales se analizan en particular los recubrimientos protectores nanoestructurados 2D de barrera térmica de YSZ (Yttria-Stabilized Zirconia – ZrO2/Y2O3 – Zirconia Estabilizada con Itria) depositados en película delgada por la técnica PVD (Physical Vapour Deposition - Deposición en fase física de vapor) de pulverización catódica (sputtering) bajo ángulo oblicuo y el de las nanopartículas magnéticas 0D de ferritas de Co-Zn (Co1-xZnxFe2O4) obtenidas mediante el método de co-precipitación química. Para el caso de los recubrimientos protectores nanoestructurados 2D de barrera térmica de YSZ se concluyó que el valor de la conductividad térmica (k) está fuertemente influenciado por la microestructura “en zigzag” de los recubrimientos PVD con disminución de (k) en un orden de magnitud, cuando las columnas cambian de orientación de crecimiento normal (α=0) con respecto a la superficie del sustrato, a una microestructura en un patrón de “zigzag” con n=50 repeticiones. Esto muestra el potencial del crecimiento de películas delgadas YSZ al manipular la nanoestructura en una la deposición bajo ángulo oblicuo, como un método efectivo para mejorar la propiedad de aislante térmico de este material. Por otro lado, pudimos establecer que las propiedades magnéticas de las nanopartículas de Co1-xZnxFe2O4 como el campo coercitivo y la magnetización de saturación están fuertemente correlacionadas con el tamaño de partícula y las propiedades de la estructura cristalina, y la ferrita de Co1-xZnxFe2O4 presenta una tendencia al comportamiento superparamagnético a temperatura ambiente. Este resultado implica que las nanopartículas magnéticas pueden considerarse material magnético blando. Lo anterior hace atractivas las nanopartículas de Co1-xZnxFe2O4 para aplicaciones en el campo de la fotónica y la electrónica, como también para aplicaciones biomédicas.
In this review paper, we present a study related to the nanostructure effect on the properties and applications of nanomaterials. Given in fact the broad field of research of the nanomaterials science, we analyze in particular the 2D YSZ (Yttria-Stabilized Zirconia-ZrO2/Y2O3) thermal barrier nanostructured protective thin film coatings deposited by PVD (Physical Vapor Deposition) sputtering technique at an oblique angle, and the 0D magnetic nanoparticles of Co-Zn ferrites (Co1-xZnxFe2O4) obtained by chemical coprecipitation method. In the case of YSZ thermal barrier 2D nanostructured protective coatings, it was concluded that the value of thermal conductivity (k) is strongly influenced by the “zigzag” microstructure of PVD coatings. A decrease of (k) in an order of magnitude, when the columns change from normal growth orientation (α = 0) with respect to the substrate surface, to a microstructure in a “zigzag” pattern with n = 50 repetitions, is presented. This shows the growth potential of YSZ thin films by manipulating the nanostructure at an oblique angle deposition as an effective method to improve the thermal insulating property of this material. On the other hand, we can established that the magnetic properties of the Co1-xZnxFe2O4 nanoparticles such as the coercive field and the saturation magnetization are strongly correlated to particle size and crystal structure properties, and the Co1-xZnxFe2O4 ferrite presented a tendency to superparamagnetic behavior at room temperature. This result implies that the magnetic nanoparticles can be considered soft magnetic material. The above makes Co1-xZnxFe2O4 nanoparticles attractive for applications in the field of photonics and electronics, as well as for biomedical applications.
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