Nanotecnología Industrial
Tendencias en la Ingeniería Bioquímica
Hypersonic plasma particle deposition of Si–Ti–N nanostructured coatings
Deposición de partículas de plasma hipersónicas en recubrimientos nanoestructurados de Si-Ti-N
Recientemente se ha presentado un interés considerable en los revestimientos de Si-Ti-N, debido un su alta dureza y resistencia a la oxidación a elevadas temperaturas. Para el sintetizado de las películas de Si-Ti-N se han emplean variedad de métodos, como la pulverización catódica reactiva, deposición de vapor químico y la implantación iónica.
El presente trabajo de investigación analiza el sintetizado y depósito de películas nanoestructuradas de Si-Ti-N, mediante el proceso por impacto inercial llamado deposición de partículas de plasma hipersónico (hypersonic plasma particle deposition, HPPD). Inicialmente, se depositaron recubrimientos de Si-Ti-N con diferentes composiciones sobre sustratos de molibdeno, utilizando la deposición partículas de plasma hipersónico. En este método, los precursores de la fase de vapor (TiCl4, SiCl4 y NH3) son disociados en plasma DC y el gas caliente es enfriado en una expansión rápida de la boquilla a las nanopartículas nucleótidas. Estas nanopartículas son aceleradas en el flujo hipersónico, haciendo que se depositen por impacto balístico sobre un sustrato situado en la corriente baja de la boquilla. Las películas de 10 a 25 µm de espesor se depositaron a un flujo de 2–10 µm/min, en relación con el flujo de los reactantes, a un rango de temperatura de sustrato desde 200 hasta 850°C. En el caso en que los gases reactantes son premezclados, los recubrimientos constan de nc-TiN, nc-TiSi2, nc-Ti5Si3 y Si3N4 amorfo. Para el caso en que los reactantes no son premezclados, los recubrimientos constan de Si libre, nc-TiN y Si3N4 amorfo. En el estudio se evalúa la dureza de las películas depositadas por nanoindentación de las secciones de la película. Los valores de dureza obtenidos para un promedio de más de 15.10 puntos en cada sección de la película, se encuentran en un rango de 16-24 GPa. En experimentos separados y bajo las mismas condiciones de operación, se mide la distribución del tamaño de partícula mediante el empleo de una sonda de muestreo en la misma ubicación que el sustrato de la película. El aerosol muestra fue rápidamente diluído y entregado a un medidor de movilidad de partículas de barrido (scanning mobility particle sizer, SMPS). Las medidas de distribución de tamaño de partícula In-situ confirmaron que los recubrimientos fueron formados por impactación de las nanopartículas, en el rango de 5-15 nm, generando partículas de mayor tamaño, a medida que aumentan las tasas de flujo de reactivo. Se empleó un haz de iones enfocado (focused ion beam, FIB) de molienda para observar el corte transversal y la porosidad.
El presente documento es un artículo preparado por J. Hafiz, X. Wang, R. Mukherjee, J. V .R. Heberleina, P. H. McMurry, S.L. Girshick, W. Mook, C. R. Perrey, W. W. Gerberich, C. B. Carter y J. Deneen (University of Minnesota, Minneapolis, MN, Estados Unidos) para la revista Surface & Coatings Technology (Vol. 188, No 189, 2004, 364–370), publicación internacional dedicada a la ciencia y aplicación de tratamientos superficiales avanzados para la mejora de las propiedades del material. Se encuentra alojado en la Xiaoliang Wangs Home Page.
Modeling nano enabled elements of solar and fuel cell
Modelado de nanoelementos activados de células solares combustibles
La creciente preocupación sobre el cambio climático concuerda con la escalada en los precios del petróleo y el aumento en el apoyo por parte del gobierno y los sectores privados a iniciativas que impulsen cada vez más, alternativas renovables. La tecnología de células solares y la tecnología de pila de combustible se presentan como iniciativas viables en este campo. La tecnología de pila de combustible ha experimentado un rápido crecimiento en los últimos años, debido a los avances de la nanotecnología y su aplicación en la tecnología de pila de combustible y células solares.
El objeto del presente trabajo de investigación es minimizar o reducir el tamaño de las celdas de combustible mediante el uso de la nanotecnología y MEMS. Se propone un enfoque unificado para el modelado y el estudio de desarrollos en el campo de la nanotecnología y su aplicación en el futuro de las células nanoactivadas. Se plantéa la necesidad de acuerdo al modelado en SUGAR en un entorno MATLAB, de modelos basados en MEMS para las membranas de silicio poroso establecido por la tecnología de huellas nano. Adicionalmente, se identifican y clasifican los dominios de las las células solares nano activadas. Finalmente, se presenta la propuesta de modelos a multi escala de las células solares. El modelado a multi escala en HPC (High Performance Computing) de células solares nano activadas se lleva a cabo en el ambiente MCCS (Microsoft compute cluster environment) mediante la biblioteca numérica de optimización extrema. La distribución y el análisis de rendimiento de los cuatro niveles de computación en modelos a multi escala se implementa mediante la distribución llevada a cabo desde un semiconductor clásico, hasta su nivel cuántico en relación con la predicción precisa del comportamiento y las propiedades en la célula solar de acuerdo con las necesidades de la ingeniería de los dispositivos.
El presente documento fue elaborado por Rohit Pathak, Pawan Kotak (Acropolis Institute of Technology & Research, Indore, India), Satyadhar Joshi, Salman Ahmed y Virendra Verma (Shri Vaishnav Institute of Technology & Science, Indore, India) como ponencia para la “Conference on Innovative Technologies in Intelligent Systems and Industrial Applications CITISIA 2009" (25 de julio de 2009, Kuala Lumpur, Malasia). Se encuentra alojado en la Satyadhar Joshi’s Homepage.
