Ingeniería y Ciencia

Edición especial en materiales

Densification of PZN-10PT ceramics from powders obtained by the combustion reaction synthesis

Monocristales de ((1 - x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3-(1 - x)PZN-xPT) con estructura perovskita, muestran excelentes propiedades dieléctricas, ópticas y electrostrictivas en composiciones cerca a la frontera de fase morfotrópica (FFM), x 0;09. La preparación de cerámicas con composiciones cercanas a la FFM por métodos convencionales, conduce a cerámicas con estructura pirocloro. En este trabajo, polvos de ((1-x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3- xPbTiO3-PZN-xPT) con x = 0;10 fueron sintetizados por el método de reacción por combustión. Como combustibles fueron usados: CO(NH2)2, C2H5NO2, CO(NH2)2/C2H5NO2 y C4H16N6O2. El resultado indica que el mayor porcentaje de fase perovskita ( 70 %) fue obtenido usando CO(NH2)2= C2H5NO2 (razón 50/50). Esta fase es mantenida al sinterizar la muestra a 1000 ° C en atmósfera de nitrógeno.

((1-x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3-(1-x)PZN-xPT) single crystals with perovskite structure near to the morphotropic phase boundary (MPB), x0; 09, exhibit unusual large dielectric and piezoelectric constants. Preparation of PZN-PT ceramics with composition near to the MPB using conventional methods leads to ceramics with pyrochlore structure. In this paper, ((1 - x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3-PZN-xPT) powders with x = 0; 10 were synthetized by the combustion reaction method. CO(NH2)2, C2H5NO2, CO(NH2)2/C2H5NO2 y C4H16N6O2 were used as fuels. Results show that a maximum of 70% of perovskite phase was obtained using CO(NH2)2= C2H5NO2 (in relation 50/50). The afore mentioned phase is preserved when sintering the sample at 1000 ° C, during 4h on nitrogen atmosphere.

Study of the Spectral Response in the Visible Spectral Region the ZnSe thin Films

En este trabajo es presentado el estudio de la fotoconductividad en películas delgadas de ZnSe depositadas sobre sustratos de vidrio a diferentes temperaturas, en condiciones de alto vacío usando la técnica de evaporación térmica. El efecto de la temperatura de sustrato sobre la fotoconductividad espectral y las propiedades morfológicas de las películas delgadas de ZnSe fueron estudiados. Para las medidas de fotoconductividad se depositaron contactos de cobre sobre las muestras. Se midieron las respuestas espectrales para las muestras para el rango comprendido entre 290 y 500 nm. En todas las muestras la señal presento dos contribuciones asociadas a las transiciones con valores promedio de energía de 3,35 y 2,80 eV, respectivamente. El tiempo de respuesta de las muestras está asociado a la morfología de la muestras. En las muestras preparadas a bajas temperaturas se obtuvieron tiempos de respuesta del orden de los segundos, mientras que, el tiempo disminuye en un orden de magnitud en las muestras preparadas a temperatura de sustrato de 250°C.

In this work are presented results in the study of photoconductivity of ZnSe thin films deposited on glass substrate. The effect of substrate temperature on the spectral photoconductivity and morphological properties of ZnSe thin films were studied. The Spectral response appeared between 290 and 500 nm. In the spectral responses were found two contributions associated with transitions labeled , with energy values of 3:35 and 2:80 eV, respectively. The response time of the sample is associated with the morphology of the samples. In the samples prepared at lower temperatures were obtained response times on the order of seconds, whereas the time decreases by one magnitude order in the samples prepared at the substrate temperature of 250°C.

**Fabrication and Characterization of Alq₃ Thin Films**

Películas delgadas de Alq3 (tris (8-hidroxiquinolato) de aluminio) se depositaron sobre vidrio mediante evaporación térmica con el fin de establecer las tasas de evaporación óptimas para depositar películas entre 30 a 120 nm sobre un sustrato a temperaturas entre 60 y 120°C. Las películas fueron caracterizadas mediante microscopía SEM y perfilometría para comparar el espesor obtenido in-situ mediante un cristal de cuarzo; adicionalmente se realizaron medidas de fotoluminiscencia.

Alq3 (tris (8-hydroxyquinolate) aluminum) thin films were deposited on glass by thermal evaporation in order to establish the optimal evaporation rates of thin films deposited between 30 to 120nm on a substrate with temperatures between 60 and 120°C. The thin films were characterized by SEM microscopy and perfilometry to compare the obtained thickness in-situ by quartz crystals; furthermore photoluminescence measures were made.

Structural and Morphological Properties of Titanium Aluminum Nitride Coatings Produced by Triode Magnetron Sputtering

Ti xAl1-xN coatings were grown using the triode magnetron sputtering technique varying the bias voltage between -40 V and -150V. The influence of bias voltage on structural and morphological properties was analyzed by means of energy dispersive spectroscopy, x-ray diffraction and atomic force microscopy techniques. As the bias voltage increased, an increase in the Al atomic percentage was observed competing with Ti and producing structural changes. At low Al concentrations, the film presented a FCC crystalline structure; nevertheless, as Al was increased, the structure presented a mix of FCC and HCP phases. On the other hand, an increase in bias voltage produced a decrease films thickness due to an increase in collisions. Moreover, the grain size and roughness were also strongly influenced by bias voltage.

Se crecieron recubrimientos de Ti xAl1-xN empleando la técnica de magnetron sputtering tríodo, variando el voltaje de polarización entre -40 V y -150V. Por medio de espectroscopía de energía dispersiva, difracción de rayos x y miscroscopía de fuerza atómica, se analizó la influencia del voltaje de polarización sobre las propiedades morfológicas y estructurales de los recubrimientos. A medida que el voltaje bias se incrementó, se observó un aumento en el porcentaje atómico de Al, compitiendo con la concentración de Ti y produciendo cambios estructurales. A bajas concentraciones de Al, la pelcula exhibió una estructura cristalina FCC; sin embargo, a medida que le porcentaje de Al disminuyó, se pudo detectar una mezcla de fases FCC y HCP. Por otro lado, el incremento en el voltaje de polarización produjo una disminución en el espesor de las películas, debido al aumento en el número de colisiones. Además, el tamaño de grano y la rugosidad se vieron fuertemente afectados por el voltaje bías.

Monte Carlo Simulation of Ferroelectric Behavior in PZT Films by Using a Stress Dependent DIFFOUR Hamiltonian

In this work the polarization and hysteresis response of Lead Zirconate Titanate (PZT) ferroelectric thin films was studied in relation to the variation on temperature, stress, electric field and the content of non-ferroelectric impurities by using a Monte Carlo simulation. The simulation was based on a DIFFOUR Hamiltonian that takes into account the effect of uniaxial stress, in addition to the nearest neighbor dipoles interaction and the effect of an external electric field. The obtained results for hysteresis loops and polarization curves correspond with reported experimental data for this material.

En este trabajo se estudió la respuesta de polarización y de histéresis en películas delgadas de titanato zirconato de plomo (PZT) a la variación de temperatura, presión, campo eléctrico y contenido de impurezas no ferroeléctricas, mediante simulación Monte Carlo. La simulación se basó en un Hamiltoniano DIFFOUR, que tiene en cuenta el efecto de un esfuerzo uniaxial, además de la interacción entre dipolos vecinos y el efecto de un campo eléctrico externo. Los resultados obtenidos para ciclos de histéresis y curvas de polarización se ajustan a los datos experimentales reportados para este material.

Graphic Interface Implementation for Studying Magnetotransport Properties in Bilayers of Manganites Type Perovskite

En este trabajo se presenta un estudio de algunas propiedades de magnetotransporte de bicapas de manganitas ferromagnéticas/antiferromagnéticas (FM/AF) de La2/3Ca1/3MnO3/ La1/3Ca2/3MnO3. Este estudio se llevó acabo empleando el método de Monte Carlo, combinado con el modelo de Drude y Kronig-Penney. Para realizar estas simulaciones se desarrollaron interfaces gráficas que permitieron una interacción amigable con el usuario y además, observar el proceso de las simulaciones en tiempo real. Se obtuvieron resultados de resistividad y magnetorresistencia en función de la temperatura y del campo magnético externo aplicado. Las curvas de resistividad en función de la temperatura presentaron un mínimo alrededor de la temperatura de canteo y un máximo alrededor de la temperatura de Curie, T C. Se observó una disminución en la resistividad y un aumento en la magnetorresistencia con el aumento del campo magnético externo. Por otro lado, las curvas de resistividad en función de la temperatura mostraron una simetría para valores positivos y negativos de campos magnéticos. Además, a bajas temperaturas, por debajo de T C, la resistividad presentó un desdoblamiento produciéndose dos máximos y formado ciclos de histéresis.

In this work, a study of some magnetotransport properties of manganite bilayers of ferromagnetic/Antiferromagnetic (FM/AF) La2/3Ca1/3MnO3/ La1/3Ca2/3MnO3 is presented. This study was carries out using the Monte Carlo method combined with Drude and Kronig-Penney models. For doing the simulations, graphic interfaces for allowing a suitable user interaction were developed. These interfaces also allow observing the simulation processes in real time. Results of resistivity and magnetoresistance as a function on the temperature and the external magnetic field were obtained. The resistivity depending on the temperature presented a minimum around the canted temperature and a maximum around the Curie temperature, T C. A decrease in the resistivity and an increase in the magnetoresistance as the external magnetic field increases were observed. On the other hand, resistivity as a function on the temperature showed symmetry for positive and negative values of the external magnetic field. Moreover, at low temperatures, below T C, the resistivity presented a splitting, producing two maxima and forming hysteresis loops.

Design and Construction of a Mechatronic Reactor for the Growth of Thin Films by the Dip Coating Technique

Se presenta el diseño y construcción de un sistema mecatrónico automatizado para el crecimiento de películas delgadas por la técnica de recubrimiento por inmersión. El sistema consta de un porta sustrato que realiza desplazamientos verticales entre dos posiciones ajustables. El movimiento del porta sustrato es controlado por una cadena de transmisión accionada por un motor de corriente continua. Los finales de recorrido del porta-sustrato son sensados por micro-switches colocados en los extremos del intervalo de movimiento. La adquisición de la señal de los micro-switches y la generación de la señal de control para el motor son realizadas por una tarjeta de adquisición de datos National Instruments USB 6353®. Desde una interfaz gráfica desarrollada en LabVIEW®el usuario puede programar todos los parámetros del reactor, entre ellos las velocidades de inmersión y extracción de los sustratos y el tiempo de secado. Se presentan detalles de la construcción y operación del sistema.

The design and construction of an automated mechatronic system for the growth of thin films by the dip coating technique is presented. The system consists of a substrate-holder, which performs vertical movements between two adjustable positions. The movement of the substrate holder is controlled by a transmission belt driven by a direct current motor. The ends of the motion of the substrate-holder are sensed by micro-switches placed at the ends of the motion interval. The acquisition of the signal coming from the micro-switches, as well as the generation of the control signal for the motor are performed by a data acquisition card USB 6353®from National Instruments. From a graphic interface developed in LabVIEW®, the user can program all parameters of the reactor, among them the immersion and extraction velocities of the substrates and the drying time. Details on the construction and operation tests of the system are described.

access point Selection in 802.11 Wireless Networks Guaranteeing Minimum QoS

En este artículo se presentan los resultados de la investigación realizada para abordar el problema de asociación de un usuario a un access point inalámbrico (AP) en una red 802.11 multicelda, en la cual se presta servicio a un gran número de usuarios; cada usuario de forma egoísta se conecta al access point que le permite garantizar una mínima tasa de transferencia de información, determinada de manera arbitraria por el servicio requerido por el usuario. Para ello, se modelan las interacciones en la red inalámbrica como un juego no cooperativo, posteriormente se introduce el concepto de equilibrio de satisfacción (ES) y se propone el algoritmo que permite resolver el problema de asociación bajo el concepto de ES; finalmente se ilustran los resultados de simulación obtenidos en un escenario de red donde por simplicidad y sin perder generalidad se asumen dos usuarios y dos puntos de acceso.

In this paper we present the research results that conducted to address the problem of associating a user to a wireless access point (AP) in a multicell 802.11 network in which service a large number of users, each user selfishly is connected to the access point that allows it to guarantee a minimum data transfer rate, determined arbitrarily by the user required service. To do this, the interactions are modeled on the wireless network as a non-cooperative game, then the satisfaction equilibrium concept (SE) is introduced and the algorithm to solve the problem of association under this concept is proposed; finally we illustrate the simulation results obtained in a network scenario where, for simplicity and without loss of generality two users and two access points are assumed.

Influence of Tribological Parameters on Coefficient of Friction between Polypropylene and Skin

Se adquirieron los datos sobre la topología superficial de sockets para amputados transfermorales utilizando un microscopio de fuerzas atómicas (AFM), se caracterizaron las propiedades tribológicas de 12 zonas significativas, a partir de estos datos se crearon superficies virtuales con geometría sinusoidal de 250m de área, las cuales fueron empleadas para llevar a cabo una simulación numérica para encontrar cual era la relación entre dichos parámetros y el coeficiente de fricción entre el polipropileno del socket y la piel. La piel se modeló como un material híper-elástico y el polipropileno como un material elástico lineal, se impuso un desplazamiento inicial de contacto y un desplazamiento tangencial de las probetas para calcular el coeficiente de fricción, adicionalmente, se aplicó una presión a la parte superior de las probetas de polipropileno que simulan las presiones generadas por el calzado de la prótesis y las fuerzas generadas durante la fase de apoyo de la marcha humana. Se encontró que existe una correlación entre los parámetros tribológicos y el coeficiente de fricción, sobre la cual se presentan dos zonas principales, una donde el coeficiente de fricción disminuye a medida que aumentan dichos parámetros, y una segunda zona donde el coeficiente de fricción permanece constante.

Data were acquired over the surface topology for amputees transfermorales sockets using an atomic force microscope (AFM),the tribulogical properties of 12 significant areas were characterized. Based on these data are created virtual surfaces sinusoidal geometry area of 250 microns, the which were used to perform a numerical simulation to find what was the relationship between these parameters and the coefficient of friction between the polypropylene Socket and skin. Skin was modeled as hyper-elastic material and polypropylene as a linear elastic material, were imposed initial displacement contact and a tangential displacement of the samples to calculate the coefficient of friction, in addition, pressure was applied to the top of polypropylene specimens that simulate the pressures generated by the footwear of the prosthesis and the forces generated during the stance phase of human walking. Was found that a correlation exists between the tribological parameters and the coefficient of friction, on which there are two main areas, one, where the friction coefficient decreases as these parameters increase, and a second region where the friction coefficient remains constant.

A Strategy for a Generator to Participate in the Colombian Electricity Market

Este trabajo presenta una estrategia de participación y mitigación de riesgo para una planta de generación de energía eléctrica en el mercado de energía mayorista en Colombia. La estrategia es usada para optimizar la participación de la planta en el mercado de largo plazo (contratos bilaterales) y mercado spot; igualmente se utiliza para mitigar el riesgo de exposición en el mercado spot empleando derivados financieros. Resultados numéricos indican que la metodología propuesta es más eficiente que los modelos clásicos de optimización toda vez que esta propuesta considera la volatilidad intrínseca de los mercados de largo plazo y mercado spot para su formulación.

This paper presents a strategy for a generator to participate and to mitigate the risk effect of price volatility in the Colombian wholesale electricity market. The strategy is used to optimize the generator participation in the long-term market (bilateral market) and the spot market. Additionally, the strategy mitigates the risk of price exposure in the sport market using electricity forward contracts. Numerical results shows that the proposed methodology is more efficient than classical optimization models since this proposal considers the intrinsic price volatility of the long-term and spot markets.

Methods for Increasing the Number of Experimental Points on a D-Optimal Design

La finalidad de los diseños óptimos es determinar las condiciones experimentales adecuadas de tal forma que se pueda garantizar inferencias estadísticas lo más precisas posibles en términos de mínima varianza del vector de parámetros estimado. Esta teoría presupone el conocimiento de la función que relaciona las variables explicativas con la variable respuesta, en esta situación, con frecuencia, se obtienen diseños con tantos puntos de soporte como parámetros tiene el modelo propuesto en la investigación. Dado que los diseños con p-puntos de soporte asumen que la función del modelo es conocida, éstos pueden llegar a ser no tan óptimos en algunas situaciones prácticas, debido a que no permiten probar la bondad de ajuste del modelo asumido [1]. En este artículo se presenta una generalización de la metodología propuesta en [2] para aumentar el número de puntos en el criterio D-optimalidad. Se encuentra una expresión para la varianza de la respuesta predicha en términos de una constante de ponderación δ, la cual permitirá determinar los puntos a adicionar al diseño D-óptimo. Se propone una estrategia para la elección de la constante δ. Finalmente se proporciona un diseño seudo-óptimo con p+s puntos de experimentación.

The purpose of the optimum designs is to determine the optimal experimental conditions in terms of minimum variance of the estimated vector of parameters, so that statistical inferences can be generated as accurate as possible. This theory presupposes knowledge of the function relating the explanatory variables with the response variable. In this situation, usually get designs with support points as parameters in the model. Since p-point designs assume that the model function is known, these could not be optimal in some practical situations because they do not allow to test the goodness of fit of the assumed model [1]. In this paper we present a generalization of the methodology proposed by [2] to increase the number of support points in D-optimality criterion. An expression for the variance of the predicted response in terms of a constant δ will be provided, which allow to determine the points to be added to the D-optimal design. We propose a strategy for choosing δ. Finally we provide a pseudo-optimal design with (p + s) support points.

Analytic and Heuristic Methodologies for Solving the Resource Constrained Project Scheduling Problem (RCPSP): a Review. Part 2

En este artículo se exponen y detallan los métodos de solución metaheurísticos más relevantes para el Problema de Programación de Tareas con Recursos Restringidos, RCPSP. Se realiza una revisión crítica del estado del arte, basada en el análisis de los trabajos más significativos publicados en la literatura académica sobre el tema. Inicialmente se presentan diversos métodos metaheurísticos, especialmente aquellos que se han implementado para problemas de secuenciación, destacando sus principales características, así como sus ventajas y desventajas. Además, se presentan los llamados Esquemas Generadores de Secuencias y los índices de complejidad más comúnmente utilizados. Finalmente, se muestra la librería de prueba PSPLIB, usada en la mayoría de trabajos académicos.

This paper exposes and details the most relevant methods for the solution of the Resource Constrained Project Scheduling Problem, RCPSP. A critical review of the state of the art, based on the most significant papers published in the academic literature on this topic is carried out. Initially, several metaheuristic methods of solution are shown, especially those that have been implemented for sequencing problems, and their main characteristics, advantages and disadvantages are explained. Furthermore, the so-called sequence generating schemes and the complexity indices most commonly used are presented. Finally, the test library PSPLIB, used in most academic papers related to such problems is considered.