Los materiales magnéticos amorfos han sido bastante estudiados por físicos e ingenieros desde 1980, para su aplicación en tecnologías magnéticas que requieran de materiales magnéticos blandos, tales como en núcleos de transformadores, dispositivos inductivos y en grabación magnética [1,2]. En este contexto, resulta interesante estudiar las propiedades magnéticas, de transporte y térmicas de aleaciones amorfas magnéticas blandas en forma de cintas basadas en Cobalto y Hierro, debido a la presencia del fenómeno de magneto-impedancia gigante (MIG) observado en ellas, a mediados de 1990, el cual ha ampliado la posibilidad de aplicación tecnológica de materiales magnéticos blandos, al área de sensores, como en sensores de campo magnético (sensores de corriente y posición) [3] y sensores magneto-elásticos (sensores de tensión y evaluación de la magnetostricción) [4]. El fenómeno MIG consiste en un enorme cambio de la impedancia compleja, Z, de aleaciones ferromagnéticas blandas expuestas a un campo magnético estático pequeño, cuando por ellas circula una corriente alterna de magnitud, Iac, y frecuencia f. En términos generales, el fenómeno de MIG se ha observado en materiales magnéticos blandos con diferentes geometrías y estructuras, tales como: cintas amorfas obtenidas por solidificación rápida [5-7], hilos amorfos obtenidos también por solidificación rápida [8], películas obtenidas por sputtering [9,10], películas multicapas con aislantes [11,12], fibras permalloy [13,14], microtubos electroplateados [15,16], aleaciones nanocristalinas [17,18], microhilos nanocristalinos recubiertos con vidrio [19-21].
En Colombia, el estudio de los materiales magnéticos que exhiben el fenómeno MIG es muy escaso e incipiente. En este proyecto se plantea la caracterización estructural, magnética, de transporte y térmica de las diferentes familias de aleaciones magnéticas basadas en FeCr, FeBSi, y CoFeSiB, y se enmarca dentro de los estudios relacionados con el fenómeno MIG que ha venido realizando [22-26] el grupo de Magnetismo y Materiales Avanzados (GMMA), desde el año 2003, dando continuidad a sus actividades de investigación. Los anteriores estudios sobre el fenómeno de MIG se han realizado en cintas magnéticas amorfas fabricadas por diferentes miembros del grupo de Magnetismo y Materiales Avanzados a través de pasantías realizadas en el Instituto de Ciencias de Materiales de Madrid-España (2003) y en el Laboratorio de Sólidos Amorfos de la Universidad de Buenos Aires (2006 y 2007), con la colaboración del Profesor Manuel Vázquez (2003) y del Profesor Diego Muraca, respectivamente.
El proyecto tiene dos (2) objetivos generales a saber: (1) estudiar las propiedades estructurales, magnéticas (magnetización y susceptibilidad AC) y de magneto-transporte (magneto-impedancia gigante y efecto Hall) de las aleaciones en forma de cintas del tipo: Fe73.5-xCrxNb3Cu1Si13.5B9 con x = 0, 2, 4, 6, 8 y 10; Fe90-xBxSi10 con x = 10, 12.5, 15, 17.5, 20 y 22.5; y Co80-xFexB10Si10 con x = 0, 2, 4, 6, 8 y 10, preparadas por el método de Melt Spinning; y (2) analizar si existe o no una correlación de las anteriores propiedades (magnetización, susceptibilidad AC, efecto Hall) y estructurales con el fenómeno MIG. Como un objetivo específico se plantea, evaluar cual de los anteriores materiales y en que intervalo de frecuencia presentan una razón MIG-ruido grande que permita el diseño de un prototipo de sensor de campo magnético adaptado para detectar la posición o el movimiento de una pieza.
Las propiedades estructurales, magnéticas y de magneto-transporte de las anteriores aleaciones, se estudiarán a través de las técnicas de difracción de rayos-X, magnetometría de muestra vibrante MMV, susceptibilidad AC, magneto-impedancia y efecto Hall. Es importante resaltar que esas técnicas se encuentran disponibles en la Universidad Nacional de Colombia, Sede Manizales. Estos estudios posibilitarán determinar el uso potencial de estos materiales en el desarrollo de nuevos dispositivos, además, contribuirán al esclarecimiento de los mecanismos responsables del fenómeno MIG que se presenta en esos materiales.
En el desarrollo del proyecto participarán los siguientes estudiantes: (1) un estudiante de Doctorado en Física, (2) dos estudiantes de Maestría en Física y dos estudiantes de pregrado de Ingeniería Física, vinculados al grupo de Magnetismo y Materiales Avanzados; esto refleja, el grado de compromiso que tiene este grupo con la formación científica de talento humano tanto con la Universidad Nacional de Colombia como con la sociedad Colombiana. En el desarrollo del proyecto se contará con la colaboración del Profesor Diego Muraca del Laboratorio de Sólidos Amorfos de la Universidad de Buenos Aires y del Doctor Manuel Vázquez, Profesor-Investigador adscrito al Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), de Madrid-España. La interacción con los anteriores Profesores y con diferentes grupos de Colombia, impulsará y permitirá la formación y consolidación de una red en magnetismo en nuestro país.
Los nuevos resultados que se generen en el proyecto propuesto se someterán para publicación en revistas indexadas de circulación nacional e internacional; se estima la publicación de tres (3) artículos internacionales en revistas como Physica B, Journal of alloys and compounds, por ejemplo, y cinco (5) nacionales.
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