Aplicacions de pvd i làser per a la funcionalització de taulells cerámics
- Autores: Jose Ribera Facundo
- Directores de la Tesis: Juan Bautista Carda Castelló (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Jaume I ( España ) en 2013
- Idioma: catalán
- Tribunal Calificador de la Tesis: Antonio Barba Juan (presid.), Isaac Nebot Díaz (secret.), Xermán Francisco de la Fuente Leis (voc.), Lourdes Mestres Vila (voc.), Rafael Ibáñez Puchades (voc.)
- Materias:
- Texto completo no disponible (Saber más ...)
- Resumen
a) INTRODUCCIÓ Els objectius de la investigació vénen precedits per la introducció que he realitzat així com de les possibilitats que la meva empresa m'ha donat per a l'execució dels mateixos.
Hi ha una important necessitat d'obtenir noves funcionalitats dels taulells ceràmics que els superposen als clàssics de revestiments de sòls i parets.
Amb la incorporació de les noves tècniques que som capaços d'aplicar, hem procedit a definir que amb la tècnica de PVD podem metal¿litzar peces ceràmiques i que noves funcionalitats poden ser efecte mirall, capaç de reflectir imatges i llum, amb el que hi ha la possibilitat de poder captar energia solar i transformar-la en energia calorífica o elèctrica.
En aquest cas hem posat com a noves funcionalitats:
1) el efecte mirall de peces grans de porcelànic 2) el col¿lector ceràmic 3) la ceràmica fotovoltàica 4) senyalització d¿espais per a persones cegues Primer cal adequar el metall a dipositar i assajar les característiques tècniques adequades per als usos que s'ha de destinar la nova ceràmica.
Pel que fa a col¿lector ceràmic s'ha d'ampliar la investigació a altres camps com són la geometria de les peces per donar l'òptica adequada per a la concentració dels feixos de raigs solars, i l'adequació dels tubs col¿lectors de fluid.
Pel que fa a les ceràmiques fotovoltaiques, s'ha d'ampliar la investigació cap a les capes superiors capaços de transformar els raigs solars en electricitat, així com l'adequació del muntatge elèctric segons la mida de les peces i de la seva composició.
Referent a l'aplicació de la tecnologia làser al damunt de les peces ceràmiques, és imprescindible afegir tecnologies electròniques capaces de captar imatges i transmetre senyals comprensibles per donar usos diferents als actuals com és la possibilitat de guiar persones cegues pel centre de la ciutat sense dificultats.
Així amb l'aplicació de la tecnologia de plasma, estudiem i experimentem per poder aportar:
1. - Característiques actives sensibles a la llum solar - Autoneteja - Eliminació de bio-adherencies - Descontaminant de gasos 2. - Característiques reflectants - Efecte mirall - Captació d'energia solar i transmissió de calor 3. - Característiques transformadores - Efecte placa solar transformadora d'energia solar a energia elèctrica.
Amb la tecnologia làser estudiem y experimentem:
1.- Característiques de fusió - fusió in-situ d¿òxids ceràmics y reductors - ablació de la superfície cerámica b) METODOLOGIA A tots els efectes, es preparen els suports ceràmics, diferents per a cada cas i se'ls aplica les capes de metall per tecnologia PVD perquè, segons el desenvolupament, obtenir reflectàncies adequades per a la transmissió de l'energia aportada. En la tecnologia láser se fa un marcat superficial amb tècniques apropiades perquè es produeixin els gravats adequats i perennes per a les funcions.
c) CONCLUSIONS Ja pràcticament en tots els capítols anteriors s'ha anat remarcant el resultat obtingut en cadascuna de les investigacions realitzades. Així doncs, gràcies a aquestes noves tecnologies es pot dir que en tots els camps executats, els taulells tenen possibilitats de tenir altres funcionalitats diferents a les convencionals.
Tots els resultats han estat positius, tot i que falta per millorar rendiments, però que sens dubte s'arribarà o obtenir eficiències raonables.
De la possibilitat de fer efecte mirall, que es pot utilitzar en llocs on, per exemple pilotes de jocs durs poguessin trencar els miralls, aquí tenim una funcionalitat important per allò de poder estar fixos uns miralls que puguin tenir múltiples aplicacions.
Doncs bé, d'aquesta aplicació primària hem pogut constatar altres aplicacions dels taulells com són la neteja automàtica, efecte foto catalític, antibactericida, antifongs etc., capaços de ser utilitzades en façanes ventilades d'edificis singulars.
És fàcil trobar edificis amb façanes de plaques de vidre de gruixos adequats per al seu ús que fan que aquests edificis siguin singulars. En cas de les plaques de porcellanic tractades amb aquestes tècniques, podem aconseguir més de la seva bellesa decorativa, la seva propietat d¿auto neteja amb propietats de resistència als agents atmosfèrics adequades per al seu ús.
Pel que fa a peces ceràmiques capaços de captar energia solar per formar col ¿ lectors capaços de produir energia, els resultats són positius, encara que el rendiment és baix.
Possiblement, formar captadors solars amb malles de trencadís ceràmic, tractats amb aquestes tècniques, ens aportaria segur un rendiment major, ja que es podria formar paràboles grans amb radis d'acció adequats que permetessin concentrar els raigs solars de manera molt ajustada per obtenir concentracions de raigs altes que donessin bons resultats. Però aquest no és el nostre estudi, ja que no es tracta de substituir uns col¿lectors de miralls de vidre per altres de material ceràmic, sinó aportar una funcionalitat a peces ceràmiques a les parets de construcció d'edificis capaços de tenir, a més d'una estètica defecte, una funcionalitat com és la captació d'energia solar per a la seva transformació en calor.
Els resultats han estat favorables encara que el rendiment ha estat realment baix.
Caldria seguir buscant geometries de les peces així com tubs per on circula el fluid i fluids diferents perquè s'augmenti el rendiment.
Una tercera funcionalitat l'hem intentat aconseguir en la transformació d'energia solar en elèctrica, aportant suport ceràmic, que ens ha donat un resultat positiu, i introduint calcogenurs a les plaques ¿buffer¿ de manera que es baixi notòriament el cost per la substitució d'elements cars per seva poca existència com són l'indi i el gal¿li, o per la toxicitat, com és el cadmi, per altres elements com estany, alumini i zinc.
Un cop més ens quedem curts en rendiment, havent obtingut valors prop del 4% quan la realitat actual és del 11%.
Considerem un bon camí d'investigació que continuarem al si a més som capaços de trobar composicions de pasta per al suport ceràmic amb introducció de residus capaços d'abaratir costos i reutilitzar residus vitris que ens millorin les característiques tècniques i que millorin el medi ambient per recuperació de residus i per possible disminució de cost energètic.
Al mateix temps hem d'aprofundir en l'obtenció de plaques més grans en els processos productius que hem investigat, ja que és imprescindible que el seu funcionalitats estigui en l'ús d'aquestes plaques com elements directes en l'edificació de possibles habitatges autosuficients en la producció de energia.
Finalment, pel que fa a les aplicacions de làser sobre els diferents productes ceràmics investigats, podem afirmar que s'han obtingut resultats òptims en tots els casos treballats, tant en sinterització d'òxids, com de reductors així com en l'aplicació de les tècniques de PVD i làser combinades de manera que s'han obtingut funcionalitats de peces ceràmiques de mides considerables per a usos nous, com s'ha demostrat en el reportatge fotogràfic dels usos destinats.
Considerem un ús excel¿lent el convertir la inscripció de senyals al paviment urbà capaços de transmetre, per via digital, una funcionalitat de GPS urbà capaç d'emetre qualsevol informació, capacitat de tràfec o dificultat de trànsit de vianants per les voreres i sobretot si aquestes persones tenen discapacitats físiques com la vista, on se'ls pugui donar informació "in situ" sobre on està, i quina direcció ha de prendre, o bé indicar quantes passes hi ha una dificultat d'accés personal. A la fi, dirigir tota mena de indicadors amb capacitat de transitar pels carrers sense ajudes personals.
Amb tots aquests resultats, considero que hi ha prou elements per concloure que, hi ha possibilitats d'ampliar la funcionalitat de les peces ceràmiques a camps nous dins de l'edificació sostenible.
No ens hem d'oblidar que aquest és un camí a seguir i que caldrà ampliar l'aplicació de noves tecnologies en la implantació de possibles nous productes capaços d'intensificar la funcionalitat de la ceràmica. Considero important l'aplicació de tecnologia làser a l'interior dels forns ceràmics, la generació i aplicació de flames de plasma per microones en la cocció de productes ceràmics, l'aplicació de projecció tèrmica sobre productes acabats, l'aplicació de tècniques de CVD, així com l'avanç en injecció digital capaç d'eliminar l'aigua en el procés de esmaltat.
c) RESSENYES BIBLIOGRÀFIQUES - Quintela Cortés, José Luís. (2012) El sector industrial cerámico. Análisis y estrategias. Qualicer 2012 - B. Rother. ¿Alumina coatings deposited with reactive DC magnetron sputtering in a CO2/O2 gas mixture¿. Surface and Coatings Technology 154, 262-267 /2002) - E. Valkonen, B. Karlsson, C-G. Ribbing ¿Solar optical properties of thin films of Cu, Ag, Au, Cr, Fe, Co, Ni, and Al¿. Solar energy vol 32 nº2 211-222 (1984) - John F. Ready. ¿LIA Handbook of Laser Materials Processing¿ Laser Institute Of America. Magnolia Publishing, Inc. (2001) - Ruth Lahoz Espinosa. Ablación Láser de Materiales Inorgánicos y Metálicos¿. Instituto de Ciencias de Materiales de Aragón CSIC Universidad de Zaragoza (2008) - T. Todorov.- Tesis Doctoral ¿Preparación y studio de Películas Delgadas con Aplicaciones Fotovoltáicas¿. Universidad Jaume I Castelló. (2008).