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En los proyectos que he participado, hemos utilizado las técnicas de nanoindentación, microscopía de fuerza atómica (AFM), y su simulación por el método de elementos finitos (MEF), ver Figura 1 y Figura 2, empleadas como herramientas fundamentales para ampliar el espectro de entendimiento en fenómenos de deformación y falla de diversos tipos de materiales.
 Figura 1. a) Micrografías por SEM de las puntas de AFM, b) Modelación y simulación MEF del modo de vibración libre de las puntas de AFM requerido en calibración, c) y su respuesta en contacto con sustrato de vidrio para caracterización de propiedades mecánicas del material.
Actualmente, se está realizando investigación en el área de caracterización de materiales multifuncionales, donde las simulaciones MEF tienen un papel importante para entender y predecir su comportamiento mecánico en pruebas experimentales.
En particular, se han realizado estudios en cerámicos base circonia con estructura tetragonal no transformable, los cuales tienen una innovadora aplicación en la industria aeronáutica (como recubrimientos de alabes de turbina) gracias a su baja conductividad térmica, y por sus buenas propiedades mecánicas.
 Figura 2. a) Huella residual experimental de nanoindentación Berkovich en material cerámico con aplicación en fabricación de barreras térmicas, b) Modelación y simulación MEF de los esfuerzos equivalentes residuales y c) comparación de las curvas Carga-Desplazamiento del ensayo de nanoindentación en material cerámico.
El reforzamiento mecánico que presentan los cerámicos base circonia, se asocia con la aparición de fenómenos ferroelásticos que se generan en su estructura cristalina al someterlos a esfuerzos mecánicos por arriba del esfuerzo coercitivo, donde se comportan mecánicamente de forma no-lineal sin provocar plasticidad. Cuando se aplica un esfuerzo externo mecánico al material las celdas unitarias se alinean en la misma dirección del esfuerzo aplicado absorbiendo parte de la energía generada, pero cuando se deja de aplicar el esfuerzo mecánico no todas las celdas unitarias vuelven a su estado de mínima energía, quedando varias celdas alineadas en la dirección del esfuerzo (Figura 3a). Es decir, la ferroelasticidad se manifiesta como una deformación sin tener un esfuerzo externo aplicado y que puede ser revertida, ésta es la propiedad clave de los materiales ferroelásticos. La interpretación de los fenómenos ferroelásticos asociados a la aparición de dominios al someter un material de este tipo a cargas mecánicas externas sigue sin entenderse completamente, y por lo tanto es un importante tema de investigación que tiene el objetivo de ampliar los límites y la durabilidad de los materiales de alto rendimiento (Figura 3b).
 Figura 3. Influencia mecánica de los dominios a) en un ensayo de compresión (nanoindentación) y tensión, b) con aplicación en reforzamiento mecánico en materiales cerámicos utilizados como recubrimientos de alabes de turbina.
Otros temas de interés:
Adicionalmente, he abordado la caracterización de materiales cerámicos multiferroicos, tal es el caso del Titanato de Bario (BaTiO3). El BaTiO3 es en la actualidad uno de los cerámicos más estudiados, esto debido a la estructura que posee a temperatura ambiente, que lo hace prometedoramente un material con el cual se pueden explicar diversos fenómenos de comportamiento dieléctrico y piezoeléctrico. La distorsión generada en la estructura cristalina causante de esta clase de comportamiento, se refiere a que los iones que conforman una celda unitaria del material están desplazados levemente unos de otros, tales desplazamientos son menores a un angstrom (Figura 4a). El BaTiO3 es química y mecánicamente estable, exhibe también propiedades ferroeléctricas-ferroelásticas a temperatura ambiente presentado arreglos de paredes de dominios (Figura 4b-c), y puede ser preparado y usado en forma de cerámico policristalino. Por tanto, las características que presenta el BaTiO3 lo hacen un importante material que se aprovechan en la fabricación de diversos dispositivos, por ejemplo en actuadores.
 Figura 4. a) Estructura tipo Perovsquita T< Tc, b) Patrón de arreglos típicos de dominios en materiales ferroeléctricos-ferroelásticos con la estructura tetragonal, c) Imágenes por AFM de la topografía de los monocristales de BaTiO3: con orientación en la dirección cristalográfica de planos (100) y (011).
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