Jornada científica

IMDEA Nanociencia

20 de junio 2016

INSTITUTO DE MAGNETISMO APLICADO – UCM

• Objetivo 4: Desarrollo de Imanes permanentes con contenido reducido de tierras raras.

• Objetivo 3: Redes ordenadas de nanohilos magnéticos

( microhilos ) metamaterial

Material micro-compuesto sin tierras raras IMA +

IMDEA

MuestraHc

(kA/m)Ms (kA/m) Mr (kA/m)

(BH)max

(kJ/m3)

SrFe12O19 360 352 212 11,5

95% SrFe12O19+5% FeSiB ( polvo nanocristalino) 262 410 265 14,9

95% SrFe12O19+5% FeCoSiB ( polvo nanocristalino)256 417 266 15

95% SrFe12O19+5% Fe65Co35 265 429 236 12

• Objetivo 4: Desarrollo de Imanes permanentes con contenido reducido de tierras raras.

SrFe12O19 Plaquetas Hexagonales 0.2-2 µm

FERRITA - DURO

Material A

L= 51 nm

L= 18 nm

L= 5.5 nm

L= 1.3 nm

L= 1.2 nm

21

=

k

AL

Longitudes de correlación de canje

FeSiBCuNb

Granos bcc-Fe(20 at % Si)

5-20 nm

Amorfo

Tratamiento térmico 530oC, 1 h

Técnica de enfriamiento ulrarrápido

L= 35 nm

D = 5-20 nm

L= 35 nm

Fe80Si20

K1=8 kJ/m3

A= 10-11J/m

L= 35 nm

D= 20 nm1/ KAL =

D < L

L

FeSiBCuNbFeZrB

L

D=10 nm Asumiendo una fracción de granos, x, con los ejesfáciles distribuidos al azar

3LV =

3

=

D

LxN

31 /3 mJN

KxK ≈=

mK

ALeff µ2≈= 3

64

1

2

A

DKxK ≈

Aleado (High Energy Ball Milling, UCM)

Cryomilled

Pre-tratada :550ºC1h(N2)

Dry & surfactant assisted milling : 10min-12h

10min-5h

SOFT PHASE

Fe_12hHEBM

Fe_4hHEBM+Oleic Ac.

FeAn_6hHEBM

FeAn_5hCryo

Fe_10hCryo

Reduce Particle Size

Fe-rich RibbonDMax=118µm DMin=1µm DMedian=9µm

DMax=48µm DMin=0.3µm DMedian=2.4µm

DMax=37µm DMin=1µm Dmedian=4µm

DMax=4µm DMin=0.2µm DMedian=0.95µm

DMax=3µm Dmin=0,5µm

DMedian=1µm

10µm

50µm

5µm

50µm

50µm

mK

ALeff µ2≈=

-20000 0 20000

-200

-100

0

100

200M

agn

etizatio

n (

em

u/g

)

Applied Field (Oe)

FeCo-Ribbon-An 5hCryo

Hc=87 Oe

-20000 -10000 0 10000 20000

-150

-100

-50

0

50

100

150

Magnetization

(em

u/g

)

Applied Field (Oe)

Fe-ribbon-An-5hCry

Hc= 20 Oe

Muestra Hc (kA/m)Ms

(kA/m)

Mr

(kA/m)D (µµµµm)

Cinta Fe-550-5h 1,5 958 7,3 1

Cinta FeCo-550-5h 5,9 1451 41,1 0,7

Muestra Hc (kA/m) Ms (kA/m) Mr (kA/m) D (µµµµm)

Fe65Co35-12h 3,42 1892 25 0,2-5

SFOD=0.19-2 µµµµm

D(median)=0,6 µµµµm

-60000 -40000 -20000 0 20000 40000 60000-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

Ma

gne

tiza

tion

(em

u/g

)

Applied Field (Oe)

SFO BH=11,5kJ/m3

Hc= 4633.25 Oe

Strontium Ferrite

NANOCOMP.: SFO+5% Fe-rich Ribbon

NANOCOMP.: SFO+5% FeCo-rich Ribbon

-400 -300 -200 -100 00

50

100

150

200

250

300

M (

kA

/m)

Heff (kA/m)

1

32

4

MuestraHc

(kA/m)

Ms

(kA/m)

Mr

(kA/m)

(BH)max

(kJ/m3)

SrFe12O19 (1) 360 352 212 11,5

95% SrFe12O19+5% FeSiB ( polvo nanocristalino) (2)262 410 265 14,9

95% SrFe12O19+5% FeCoSiB ( polvo nanocristalino) (3)256 417 266 15

95% SrFe12O19+5% Fe65Co35 (4)265 429 236 12

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

0,0

1,0x10-4

2,0x10-4

3,0x10-4

4,0x10-4

5,0x10-4

2

χir

rev

H/Hr

1

Desacoplo entre la fase dura y la blanda – elevado Hc

Los campos magnetostáticos previenen la disminución de la remanencia

Mayor remanencia para mayores longitudes de correlación de canje

TESIS DOCTORAL ANA ARAGóN

• Objetivo 5: Redes ordenadas de microhilos magnéticos

Interacción de microhilos magnéticos con ondas electromagnéticas

g

Magnetic microwireE = Einc +Esca.

g

Magnetic microwireE = Einc +Esca.

10 Hz

1.29~ GHz

microwire

80 Hz

Emision Antenna Reception AntennaBias Field

The microwire ferromagnetic resonance frequency is that emitted by the antenna

The reception antenna detects a signal modulated in amplitude with the

bias field frequency

1.29~ GHz

microwire

80 Hz

1.29~ GHz

microwire

80 Hz

Emision Antenna Reception AntennaBias Field

La frecuencia de resonancia eléctrica es aquella emitida por la antena

La antena receptora recibe una señal modulada por el microhilo

0,6 0,8 1,0

-41,22

-41,20

-41,18

-41,16

-41,14

-41,12

-41,10

-41,08

-41,06

-41,04

-41,02

"dB

"

"Time (sec)"

5.250GHz

Según la teoría de antenas la corriente inducida en el hilo puede calcularse a partir de la

ecuación de Hallen

Resonancias dipolares de antena

10 cm 15 cm

Microwave spectrum for a microwave tag composed by

three Co-based microwires with lengths of 10, 5 and 3 cm.

GSM: 900 y 1800 MHz

Harvestig energy ???

Energy harvester

1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

-40

-20

0

20

40

60

80

100

ELC + 15 cm Cu wire

ELC + 10 cm microwire

ELC + 15 cm microwire

S2

2 (

dB

)

f (GHz)

ELC + no wire

-20 -10 0 10 200

40

80

120

160

-20 -10 0 10 20

0

20

40

60

80

-20 -10 0 10 20

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

Magnetic Applied Field (Oe)

a) b) c)

Figure 4. Relative variation of the electric current

transmitted by the via hole connected wires with respect to

its value at 20 Oe for: 10 cm magnetic microwire at 1.33

(�), 1.42 (�), 1.78 (�) GHz (a); 15 cm magnetic microwire

at 1.00 (�), 1.45 (�), 1.89 (�) GHz (b); cooper wire at 1.83

(�), 2.37 (�), 2.91 (�) GHz (c) respectively.

Metamateriales basados en microhilos magnéticos

Microhilo 2 cm

4 5 6 7

-0,2

-0,1

0,0

0,1

Re

fle

ctivity

dB

Frequency (GHz)

Single wire 2 cm

Microhilo 2 cm Separados 1 cm

Metamaterial ????????

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

-0,6

-0,5

-0,4

-0,3

-0,2

-0,1

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

Single wire 2 cm

Array 2 cm - 1 cm distance

Reflectivity

dB

Frequency (GHz)

TESIS + PATENTE + Empresa + Explora

10 Hz

Receiving

Antenna

Spectrum

Analyzer

Transmitting

Antenna

Helmholtz

coilsMicrowire

Protesis/ arteria

Vector analyzer(microwire signal)

Invasive MonitorizatonFluid Pressure

Fluid pressure registration

Pressure indexDistal and proximal Pressure

Measurements

1. Fluid PressurePTFE 6 mm

A. Renal Bovine

2. Stenosis• Localization

• Level (pressure index)

Prewire

XPostwire

fpulsatil flux>fbias field

DESARROLLO DE UN SISTEMA DE TELEMETRÍA PARA SEGUIMIENTO POSTOPERATORIO DE PROCEDIMIENTOS EN CIRUGÍA VASCULAR: MODELO IN VITRO.Resultados

170mmHg 163mmHg

142mmHg

84mmHg

77mmHg

-13,750

-13,748

-13,746

-13,744

-13,742

dB

50mmHg50 mmHg 77 mmHg 84 mmHg 142 mmHg 153 mmHg 170 mmHg

Pressure(mmHg)

VariationdB

50 2,25

77 2,65

84 2,67

142 3,97

163 6,40

170 6,78mmHg

dB

Fluid pressure in protesis