Elaboración y caracterización de composites multifuncionales de piezoeléctricos cerámicos y aleación con memoria de forma magnética

Abstract

Los compuestos magnetoeléctricos presentan un alto interés tecnológico debido a su potencial aplicabilidad en dispositivos multifuncionales tipo actuadores, sensores o transductores. Hasta la fecha, los mayores efectos se han observado en compuestos laminados formados por la unión de una aleación magnetostrictiva y un piezoeléctrico cerámico. El material magnetostrictivo más utilizado es el Terfenol-D, una aleación de hierro y tierras raras que resulta muy cara y requiere campos magnéticos muy elevados. En el presente Trabajo de Fin de Grado se ha llevado a cabo la elaboración y posterior caracterización termomagnética de composites de piezoeléctrico cerámico PZT y aleación con memoria de forma magnética (material con respuesta magnetostrictiva gigante y bajo precio) orientados a la obtención de dispositivos multifuncionales de bajo coste. Una vez elaborado el material, se ha llevado a cabo el diseño, puesta en marcha y validación de un equipo de medida de efectos magnetoeléctricos directo e inverso basado en un sistema de doble bobina y electroimán. La respuesta magnetoeléctrica de los composites elaborados los convierte en una alternativa atractiva para el desarrollo de sensores/actuadores magnetoeléctricos de bajo coste.

The magnetoelectric composites have a high technological interest because of their good applicability in multifunctional gadgets like actuators, sensors or transducers. Up to now, the highest effects have been observed in laminar composites created by the union of a magnetostrictive alloy and a ceramic piezoelectric. The most used magnetostrictive material is Terfenol-D, which is an expensive rare-earth and iron alloy that requires large magnetic fields. In order to obtain low-cost multifunctional devices, the elaboration and thermomagnetic characterization of composites created by ceramic piezoelectric and magnetic shape memory alloy (material showing giant magnetostriction and low cost) have been elaborated and characterized in this TFG. On the other hand, a system of measurement of the magnetoelectric effect based on a double coil and electromagnet has been designed, started up and validated. The magnetoelectric response of the elaborated composites has been measured, and it confirms the validity of this material as multifunctional sensor or actuator.