Análisis y control de la textura de capas de agregados cristalinos de origen biomineral y sintético

Abstract

Puesto que los cristales son materiales anisótropos, las propiedades de un material policristalino dependen de la orientación espacial, textura cristografica, de éstos dentro del material. En este trabajo se estudian los mecanismos que intervienen en el desarrollo de la textura y como se puede controlar en los procesos de fabricación de materiales policristalinos. Con este objeto se proponen diferentes procedimientos para la cuantificacion de la orientación preferencial de los cristales en una muestra policristalina. Por otra parte, se ha desarrollado un modelo de simulación por ordenador del crecimiento de una lámina policristalina, con el que se puede explicar el origen de una orientación preferencial, como resultado de un proceso de selección geométrica de las orientaciones o crecimiento competitivo. En el modelo se considera la influencia en el desarrollo de la textura de parámetros tan importantes como: el hábito del cristalito, la forma del sustrato y el ángulo de incidencia del aporte de material. El método experimental y la simulación, anteriormente desarrollados, se utilizaron para analizar la evolución de la textura durante el crecimiento de la cáscara de huevo. La cáscara de huevo es un material compuesto por una matriz orgánica y una parte mineral (agregados de calcita), formando un material de una excelente resistencia mecánica, siendo un material de gran interés para la fabricación de materiales biomiméticos. La orientación preferencial de los cristales de calcita que forman la cáscara, es el resultado de la selección geométrica de la orientación de los cristales debida a un proceso de crecimiento competitivo. Este mecanismo está condicionado por el efecto de la interacción entre la matriz orgánica y la parte mineral. Finalmente, este estudio se hace para el caso de películas delgadas policristalinas de AIN, como caso de estudio de un material sintético y de interés tecnológico. Se desarrollaron métodos experimentales, que permitían el control de la textura y la morfología las películas, durante su proceso de fabricación. La orientación preferencial de los cristales, se debe a un proceso de corrosión selectiva de los cristales no favorablemente orientados con respecto al flujo. Así controlando la dirección, y direccionalidad, del flujo, que incide sobre la superficie de la muestra, se puede controlar el tipo de orientación como el grado de alineamiento de los cristales dentro de la muestra. Para ello se utilizaron colimadores de diferente apertura angular que se orientaban a diferente ángulo de inclinación, con respecto a la normal del sustrato.