Desarrollo, síntesis y sinterización de materiales compuestos nanoestructurados de matriz cerámica o metal y segunda fase metal de transición (W, Mo) -dicalcogenuro (TMD) o -Mxeno para su aplicación en base a su capacidad de disipación de calor, comportamiento tribológico y propiedades mecánicas-Ceram2D

El desgaste prematuro de piezas y equipos representa un problema para la industria debido a la necesidad de mantenimiento correctivo, que tiene un impacto en la producción y la economía de las empresas. Así pues, la investigación se encamina hacia la búsqueda de nuevos materiales que tengan las prestaciones suficientes para lograr alargar la vida útil de los equipos, lo que requiere de materiales con buenas propiedades tribológicas acompañadas de una excelente resistencia mecánica y conductividad térmica.

De esta manera, la investigación propuesta en este proyecto se orienta a la búsqueda de nuevos materiales nanoestructurados cerámica-cerámica y cerámica-metal basados en metales de transición en forma de dicalcogenuros (TMD) o Mxenos. Para ello se emplearán técnicas avanzadas de síntesis como la ruta hidrotermal o la síntesis coloidal que permitan superar las limitaciones, en términos de homogeneidad, de la técnica convencional de mezcla de polvos. Los polvos de los materiales compuestos diseñados serán posteriormente densificados empleando técnicas avanzadas de sinterización, como la tecnología Spark Plasma Sintering, el Cold Sintering o la metodología de Microondas, que permitan condiciones de sinterización a baja temperatura en tiempos cortos, que puedan redundar en incrementos de productividad y en menor consumo de energía en el proceso de fabricación, sin que esto repercuta en una merma de las propiedades finales de los materiales fabricados.

La investigación del CINN

El CINN desarrollará el subproyecto 2, centrado en el estudio de los procesos de síntesis no convencionales basados en la ruta coloidal o la síntesis hidrotermal que permitirán obtener unos polvos de pureza y tamaño controlado dentro de los sistemas cobre-TMDs (MoS2 o WS2) o cobre-Mxene (carburos de Mo y W) para los composites cerámica-metal y (ZnO y Al2O3)-TMDs para los composites cerámica-cerámica. Estos materiales en forma de polvos serán posteriormente sinterizados en condiciones de baja temperatura empleando el spark plasma sintering o el cold sintering, incorporando, en algunos casos, óxido de grafeno o grafeno reducido.