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• Eric perez

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Materiales Superconductores Existen muchos materiales que se vuelven superconductores al bajar la temperatura. Algunos tienen una composición muy sencilla, son elementos químicos como el plomo o el aluminio Los materiales superconductores son aquellos que al ser enfriados dejan de ejercer resistencia al paso de corriente eléctrica, lo que dicho de otra manera implica que tienen capacidad de adquirir corriente eléctrica incluso sin resistencia. La resistencia de un superconductor, a diferencia de lo que ocurre en los conductores ordinarios como el oro y la plata, desciende bruscamente a cero cuando el material se enfría por debajo de su temperatura crítica: una corriente eléctrica que fluye en una espiral de cable superconductor puede persistir indefinidamente sin fuente de alimentación. Clasificación Una clasificación adicional que se hace respecto a estos elementos es la que los divide según puedan o no apantallar totalmente el campo magnético de su interior: los llamados superconductores de tipo I tienen un campo crítico tan pequeño que no se pueden desarrollar aplicaciones tecnológicas con ellos, mientras que los superconductores de tipo II permiten que el campo magnético penetre en su interior sin dejar de pertenecer al grupo: este comportamiento se mantiene incluso para campos cuyo valor puede multiplicar varias veces al campo magnético terrestre.

Usos y Aplicaciones Hasta ahora, la principal utilidad de los superconductores es la producción de campos magnéticos muy intensos, que tienen aplicaciones en medicina pero también en otros rubros, como el control de los reactores de fusión nuclear. La mayor parte de las aplicaciones de los superconductores, por al momento, se restringe a los laboratorios de física con fines investigativos, por ejemplo en los estudios de resonancia magnética nuclear, y la microscopia electrónica de alta resolución.

Ejemplos de Materiales Superconductores Carbono (Superconductor en una forma

modificada)

Cromo (Superconductor en una forma modificada)

Litio Berilio Titanio Vanadio Oxígeno (Superconductor bajo condiciones altas de presión)

Iridio Tecnecio Renio Indio Talio Cinc Cadmio Azufre (Superconductor bajo condiciones altas de presión)

Selenio (Superconductor bajo condiciones altas de presión)

Osmio Estroncio (Superconductor

bajo condiciones altas de presión)

Bario (Superconductor bajo condiciones altas de presión)

Boro (Superconductor bajo condiciones altas de presión)

Wolframio Tantalio Fósforo (Superconductor bajo condiciones altas de presión)

Mercurio Arsénico (Superconductor bajo condiciones altas de presión)

Bromo (Superconductor bajo condiciones altas de presión)

Circonio Uranio Niobio Molibdeno Rutenio Rodio Calcio

(Superconductor bajo condiciones altas de presión)

Silicio (Superconductor bajo condiciones altas de presión)

Americio Aluminio Galio Estaño Plomo Bismuto

EL EFECTO FOTOVOLTAICO Y SUS APLICACIONES.   El efecto fotovoltaico (FV) es la base del proceso mediante el cual una célula FV convierte la luz solar en electricidad. La luz solar está compuesta por fotones, o partículas energéticas. Estos fotones son de diferentes energías, correspondientes a las diferentes longitudes de onda del espectro solar. Cuando los fotones inciden sobre una célula FV, pueden ser reflejados o absorbidos, o pueden pasar a su través. Únicamente los fotones absorbidos generan electricidad. Cuando un fotón es absorbido, la energía del fotón se transfiere a un electrón de un átomo de la célula. Con esta nueva energía, el electrón es capaz de escapar de su posición normal asociada con un átomo para formar parte de una corriente en un circuito eléctrico.

Aplicaciones Electrificación rural (lugares de difícil emplazamiento y acceso, viviendas de uso temporal, refugios de montaña).

Electrificación urbana (alumbrado de vías urbanas y de edificios públicos como museos o colegios). Electrificación doméstica (todo uso eléctrico en viviendas unifamiliares, comunidades y cooperativas). Telecomunicaciones terrestres (telefonía terrestre y móvil, comunicación para navegación aérea y marítima, repetidores y reemisores de radio y televisión, radioteléfonos...). Telecomunicaciones espaciales (los paneles solares de los satélites les dan una autonomía indefinida). Seguridad y señalización (dispositivos de alarma, señalización, faros, pasos de trenes, aeropuertos, autopistas...).

Ferroelectricidad la capacidad de ciertos materiales para retener información en su estructura cristalina, sin necesidad de estar conectados a una fuente de energía, como pilas o corriente eléctrica, es llamada ferroelectricidad. La información es almacenada gracias a la polarización eléctrica que poseen, que puede ser activada externamente por un voltaje, y aún cuando éste sea retirado, la polarización persiste.} Estos materiales, generalmente cerámicos, son llamados ferroeléctricos y su uso masivo está en las memorias portátiles o pendrives. También los encontramos en micrófonos, encendidos piezoeléctricos y condensadores de alta eficiencia. Hoy están siendo explorados en la fabricación de memorias no-volátiles de alta densidad (Gigabits) para la computación aeroespacial, pues presentan además alta resistencia a la radiación. la ferroelectricidad aparece debido a una distorsión en la red cristalina. Esta distorsión se refiere a que los iones que conforman una celda unitaria del material están desplazados levemente unos de otros, tales desplazamientos son menores a 1 Å (un ángstrom), es decir, 10 mil veces menores al micrómetro. Esta fase cristalográfica conforma la llamada fase ferroeléctrica. En cambio, la fase cristalográfica en que no existen estos desplazamientos entre los iones se llama

fase paraeléctrica, ausencia de ferroelectricidad. Por lo tanto, la ferroelectricidad de un material depende de la estructura cristalina y de la temperatura ¿Qué Materiales Ferroeléctricos existen? Estos materiales comúnmente son cerámicas y entre ellos están:

Formula

Abreviación

Nombre

1) (Sr,Ba)TiO3

SBT

Titanato de Bario Estroncio

2) Pb(Zr,Ti)O3

PZT

Titanato Zirconato de plomo

3) BaTiO3

BTO

Titanato de Bario

4) Pb1-xLaxZr1-yTiyO3

PLZT

Titanato Zirconato de Plomo Lantamio

5) Bi4Ti3O12

BiT

Titanato de Bismuto

Todos estos materiales son sintéticos y tienen dos propiedades importantes: piezoelectricidad y ferrrolectricidad. Muchos de los ferroeléctricos son también piezoeléctricos. Esta propiedad de piezoelectricidad se refiere a la aparición de un voltaje eléctrico debido a que el material realiza un esfuerzo mecánico. El titanato de bario es el mas popular porque fue el primer compuesto sintetizado, tienen propiedades que lo hacen merecedor del puesto que tienen pero finalmente los compuesto usados para las memorias ferroeléctricas son PZT SBT, BiT, y otros. Cuando se fabricaron los prototipos estos compuestos fueron los que tenían mejor confiabilidad en la práctica que el titanato de Bario. La mayoría de los ferro eléctricos están en estado sólido, son materiales tipo cerámico. Pero hay excepciones, se ha encontrado ferroelectricidad en sistemas biológicos.

Piezoelectricidad “Cristales que al ser sometidos a tensiones mecánicas adquieren una polarización eléctrica en su masa, apareciendo una diferencia de potencial y cargas eléctricas en su superficie”

Es un fenómeno presentado por determinados cristales que al ser sometidos a tensiones mecánicas adquieren una polarización eléctrica en su masa, apareciendo una diferencia de potencial y cargas eléctricas en su superficie. Este fenómeno también se presenta a la inversa, esto es, se deforman bajo la acción de fuerzas internas al ser sometidos a un campo eléctrico. El efecto piezoeléctrico es normalmente reversible: al dejar de someter los cristales a un voltaje exterior o campo eléctrico, recuperan su forma.

La célula unitaria de cuarzo (Si–O2) está compuesta por 6 átomos de oxigeno, con dos cargas negativas cada uno, y 3 de silicio con cuatro cargas positivas cada uno. Muchas sustancias cristalinas poseen propiedades piezoeléctricas, pero solamente algunas se usan a escala industrial; entre éstas, el cuarzo, la Sal de Rochelle, el titanato de bario, el fosfato dihidrogenado de amonio (ADP)

Los materiales piezoeléctricos son cristales naturales o sintéticos que no poseen centro de simetría. El efecto de una compresión o de un cizallamiento consiste en disociar los centros de gravedad de las cargas positivas y de las cargas negativas. Aparecen de este modo dipolos elementales en la masa y, por influencia, cargas de signo opuesto en las superficies enfrentadas.

Aplicaciones La piezoelectricidad nos permite aprovechar las pisadas al caminar para generar energía limpia. Con unas placas piezoeléctricas situadas en el suelo, el 

Simple hecho de andar sobre ellas produce electricidad. Este efecto, multiplicado por miles de personas caminando sobre losas piezoeléctricas durante todo el día, permite por ejemplo a una estación de metro de Tokio autoabastecer sus necesidad energéticas de manera autónoma, puesto que cada pisada puede generar hasta 7 vatios de potencia. Algo similar sucede con las carreteras y los automóviles. Una autopista en la que el pavimento incorpore un sistema piezoeléctrico que se active con las ruedas de los coches podrá generar la energía limpia suficiente para el alumbrado y la cartelería luminosa de

todo el trazado. Y lo ideal para cerrar el círculo sostenible sería que estos coches se movieran a su vez con energía limpia.

Otra de las importantes aplicaciones de un cristal piezoeléctrico es su utilización como sensor de vibración. Cada una de las variaciones de presión producidas por la vibración provoca un pulso de corriente proporcional a la fuerza ejercida. Se ha convertido de una forma fácil una vibración mecánica en una señal eléctrica lista para amplificar. Basta con conectar un cable eléctrico a cada una de las caras del cristal y enviar esta señal hacia un amplificador. Por ejemplo, en pastillas piezoelétricas de guitarra.