Composites grafito-metal para aplicaciones de gestión de energía

Juan Piñuela Noval agradece al Programa “Severo Ochoa” de Ayudas para la investigación y docencia del Principado de Asturias la financiación para la realización de las Tesis Doctoral (Ref: BP20 041). Estos estudios también han sido apoyados por el Programa “Juan de la Cierva” del Ministerio de Ciencia e Innovación para Daniel Fernández González (FJC2019-041139-I). La investigación ha sido financiada por el Ministerio de Ciencia e Innovación mediante el Programa Estatal de I+D+I Orientada a los Retos de la Sociedad [RTI2018-102269-B-100].LVIII Congreso de la Sociedad Española de Cerámica y VidrioHoy en día existe una creciente necesidad de diseñar disipadores de calor cada vez más pequeños, ligeros y eficientes para su empleo en aplicaciones avanzadas asociadas a los campos de los dispositivos electrónicos, la industria aeroespacial o los trenes de alta velocidad, entre otros. Estos disipadores de calor podrían, potencialmente, extenderse a sectores más restrictivos mecánica y funcionalmente como es la industria de la ciencia. En este sentido, las materias primas seleccionadas, y más en concreto sus propiedades térmicas, son determinantes a la hora de diseñar materiales con gran capacidad para disipar calor. Entre los materiales interesantes para esta aplicación destaca el grafito, tanto por su baja densidad y relativo bajo coste como por el gran potencial de mejora a nivel de conductividad eléctrica y térmica que se podría conseguir si se toma como referencia las propiedades del grafeno, elemento constituyente del grafito. Sin embargo, la presencia de defectos y la falta de orden en el grafito limitan sus propiedades mecánicas y térmicas. En este sentido, la adición de metales reactivos (en particular niobio, molibdeno, hafnio, tántalo, etc.) para incrementar la resistencia mecánica del grafito ha sido objeto de estudio en las últimas décadas. El objetivo de la presente investigación versa sobre el estudio de las mejores condiciones para fabricar composites nanoestructurados grafito-carburo de metal (Mo, Cr) mediante la tecnología spark plasma sintering. También se tendrá en cuenta el efecto de la agregación de terceras fases como el titanio y las fibras de carbono. La optimización del material de partida es fundamental para la obtención de unas adecuadas propiedades finales, por lo tanto, se investigará la influencia del procesado de los polvos de partida, ya sea por mezcla mecánica de polvos en molinos de atrición de alta energía o la técnica de síntesis coloidal a partir de precursores en disolución, en las propiedades finales del composite. En el diseño del material final es necesario conocer la influencia de todas las etapas del proceso para alcanzar las propiedades eléctricas (>0.9 MS/m de conductividad eléctrica en el plano), térmicas (>125 W/m·K de conductividad térmica en el plano) y mecánicas (125 MPa de resistencia a flexión) solicitadas