1. Universidad Autonoma del Estado de Hidalgo
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Título : Estudio de la nucleación y optimización en el crecimiento cristalino por medio de un modelo de materia granular.
Otros títulos : Ciencias de los Materiales.
Autor : Escobar López, María de los Ángeles
Palabras clave : Cristalización
Nucleación en dos pasos
Sistema granular
Cristalización en confinamiento
Cristalización con enfriamiento escalonado
Ciencias de los Materiales.
Fecha de publicación : 18-ene-2023
Editorial : ICBI-BD-UAEH
Descripción : Se estudia el proceso de nucleación y crecimiento cristalino por medio de un sistema de materia granular magnética bajo un campo magnético alternante. El campo dependiente del tiempo fluidiza las partículas y mediante su amplitud se controla la temperatura efectiva. El sistema se caracterizó por medio de cantidades estructurales como el parámetro orientacional de orden 6, la función de distribución radial, el análisis fractal y el factor de empaquetamiento. En cuanto a la caracterización de la dinámica, se empleó el desplazamiento cuadrático medio y el coeficiente de difusión. El estudio inicia con el análisis a nivel de partículas individuales de la formación inicial del núcleo. Los experimentos se efectuaron en una superficie cóncava que produce una fuerza gravitatoria que atrae las partículas al centro del contenedor. Se observa un proceso de nucleación y crecimiento cristalino en dos pasos, en el que inicialmente se forma un denso agregado amorfo de partículas, y luego en una segunda etapa, este agregado se reorganiza internamente para formar un núcleo ordenado. Se emplearon superficies con diferentes curvaturas para estudiar el efecto que estas producen sobre el proceso de cristalización. Al aumentar el efecto del potencial gravitatorio las partículas tienen más contacto y atracción entre ellas. Esto propicia la agregación temprana de las partículas, incluso a altas temperaturas. Por el contrario, si el efecto gravitatorio es menor las partículas se distribuyen aleatoriamente por toda la superficie y las colisiones constantes dificultan la aglomeración, por lo que la cristalización ocurre a temperaturas menores. Posteriormente, se optimizó el proceso sustituyendo la ruta de enfriamiento lineal por una escalonada con descensos de temperatura a pasos grandes. En cada paso, la temperatura se mantuvo constante durante un tiempo determinado. Se descubrió que el tiempo de cristalización se redujo notablemente cuando se usa este método y se encuentran los parámetros óptimos. Por último, se analizó el efecto del confinamiento espacial sobre la cristalización en un plano con una ligera inclinación. Se consideraron tres geometrías diferentes, hexagonal, circular y rectangular. Los resultados mostraron que el confinamiento espacial reduce el tiempo de cristalización, y si se combina con un perfil de enfriamiento escalonado, el tiempo de cristalización se reduce aún más. El confinamiento espacial impone restricciones externas sobre la configuración final de las partículas. Mientras que la celda hexagonal favorece la disposición hexagonal cerrada, la celda rectangular impone el orden cuadrado, y la celda circular favorece la formación de estructuras en forma de anillos apilados unos sobre otros.
Documento del Gobiberno : DRC MATERI .14891 2023
URI : http://dgsa.uaeh.edu.mx:8080/bibliotecadigital/handle/231104/2963
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