Synthesis and characterization of ZnO finewires for the conceptual design of a mechanical battery /
- Autores: Oscar Gilberto Súchil Pérez
- Directores de la Tesis: Gabriel Abadal Berini (dir. tes.), Francisco Torres Canals (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2017
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Joan Bausells Roigé (presid.), Gonzalo Murillo Rodriguez (secret.), Pedro Gómez (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Electrónica y de Telecomunicación por la Universidad Autónoma de Barcelona
- Materias:
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- Resumen
La caracterización de arreglos de micro hilos de óxido de Zinc (ZnO) se ha realizado con la finalidad de diseñar una batería experimental que utiliza la energía de deformación como fuente de energía. El principio de almacenamiento está basado en la compresión simple de un muelle cuya fuerza de compresión se encuentra asociada a la energía que es cosechada. Mediante el mismo principio se propone la compresión de un arreglo de nano hilos de ZnO crecidos de forma alineada perpendiculares al sustrato de crecimiento, funcionando como muelles elásticos que almacenen energía en un medio enteramente mecánico.
El ZnO se ha elegido por ser un material en el que se pueden crecer nano estructuras con forma de hilos, barras y filamentos de manera sencilla y de bajo coste a través de un método de síntesis llamado método hidrotérmico.
Tomando en cuenta las mejores muestras alineadas de micro hilos de ZnO, se realizó un proceso para su caracterización mecánica en dos fases principales. La primera fase consiste en el estudio estadístico para dimensionar su morfología y tamaños así como su densidad de crecimiento media por toda la muestra. En segundo lugar se llevó a cabo la realización de la aplicación de la teoría lineal elástica que después fue corroborada y replicada con simulaciones de elementos finitos (FEM). Las condiciones de contorno consideradas como comportamientos posibles en los micro hilos de ZnO fueron libre-empotrado y articulado-empotrado. Finalmente los micro hilos se sometieron a pruebas de compresión simple utilizando un nanoindentador comercial, para llevar a cabo el análisis experimental puntual de las propiedades del material del que se conforman y así determinar la discrepancia con el modelo teórico así como su capacidad de almacenamiento de energía real.
