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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
Page 2
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.
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SrFe12O19 Plaquetas Hexagonales 0.2-2 µm
FERRITA - DURO
Material A
Page 4
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
Page 5
FeSiBCuNb
Granos bcc-Fe(20 at % Si)
5-20 nm
Amorfo
Tratamiento térmico 530oC, 1 h
Técnica de enfriamiento ulrarrápido
Page 6
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
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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 ≈
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Aleado (High Energy Ball Milling, UCM)
Cryomilled
Pre-tratada :550ºC1h(N2)
Dry & surfactant assisted milling : 10min-12h
10min-5h
SOFT PHASE
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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≈=
Page 10
-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
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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
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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
Page 13
NANOCOMP.: SFO+5% Fe-rich Ribbon
Page 14
NANOCOMP.: SFO+5% FeCo-rich Ribbon
Page 15
-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
Page 16
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
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• Objetivo 5: Redes ordenadas de microhilos magnéticos
Interacción de microhilos magnéticos con ondas electromagnéticas
Page 18
g
Magnetic microwireE = Einc +Esca.
Page 19
g
Magnetic microwireE = Einc +Esca.
Page 20
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
Page 21
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
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Según la teoría de antenas la corriente inducida en el hilo puede calcularse a partir de la
ecuación de Hallen
Resonancias dipolares de antena
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Microwave spectrum for a microwave tag composed by
three Co-based microwires with lengths of 10, 5 and 3 cm.
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GSM: 900 y 1800 MHz
Harvestig energy ???
Page 27
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.
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Metamateriales basados en microhilos magnéticos
Page 30
4 5 6 7
-0,2
-0,1
0,0
0,1
Re
fle
ctivity
dB
Frequency (GHz)
Single wire 2 cm
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Microhilo 2 cm Separados 1 cm
Metamaterial ????????
Page 32
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)
Page 33
TESIS + PATENTE + Empresa + Explora
Page 37
Receiving
Antenna
Spectrum
Analyzer
Transmitting
Antenna
Helmholtz
coilsMicrowire
Protesis/ arteria
Page 39
Vector analyzer(microwire signal)
Invasive MonitorizatonFluid Pressure
Fluid pressure registration
Pressure indexDistal and proximal Pressure
Page 40
Measurements
1. Fluid PressurePTFE 6 mm
A. Renal Bovine
2. Stenosis• Localization
• Level (pressure index)
Prewire
XPostwire
Page 41
fpulsatil flux>fbias field
Page 42
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