Fabricación y propiedades del carburo de silicio biomórfico: maderas cerámicas

BOLETIN DE LA SOCIEDAD ESPAÑOLA DE ARTICULO Ce ámica y Vid io Fab icación y p opiedades del ca bu o de silicio biomó ico: made as ce ámicas F. M. VARELA FERIA, A. R. DE ARELLANO LÓPEZ*, J. MARTÍNEZ FERNÁNDEZ Dp o. de Física de la Ma e ia Condensada. Uni e sidad de Se illa. Apdo. 1045. 41080 Se illa En los úl imos años se ha pues o de mani ies o un conside able in e és en la ab icación y op imización de ma e iales de mic oes uc u a biomó ica. En pa icula , la ab icación de ce ámicas biomó icas es especialmen e impo an e ya que és as pueden se u ilizadas en aplicaciones es uc u ales a empe a u as ele adas. Los ma e iales obje o de es a in es igación se ab ican median e la pi ólisis e in il ación de silicio undido en p e o mas de made a. El esul ado inal es SiC con la misma mic oes uc u a que la made a p ecu so a. La made a es un ma e ial na u al compues o que p esen a una mo ología po o- sa aniso ópica con una excelen e elas icidad, esis encia y ole ancia al daño; algunas de es as p opiedades se aslada án y ampli ica án al pasa a la ce ámica que se elabo a a pa i de la misma. Se ha es udiado la in luencia de la made a seleccionada y el p oceso de ab icación en las p opiedades mecánicas y mic oes- uc u ales. Se ha podido comp oba la g an esis encia que p esen an algunos de es os ma e iales (700 MPa a 1150ºC pa a ce ámicas ob enidas a pa i de made a de eucalip o). Se discu e la elación mic oes uc u a-p opiedades mecánicas y la apli- cación de la eo ía de ma e iales celula es al es udio de és as. Palab as cla e: Biomó ico, ca bu o de silicio, mic oes uc u a, p opiedades mecánicas, sólidos celula es, al a empe a u a Ce amic wood: ab ica ion and p ope ies o biomo phic silicon ca bide The e is an inc easing in e es in he ab ica ion o ma e ials wi h biomo phic mic os uc u e. In pa icula , he ab ica ion o biomo phic ce amics would be o high in e es because i s high- empe a u e s uc u al applica ions. The ce amics p esen ed in his esea ch we e ab ica ed by he py olysis and in il a ion wi h mol en silicon o wood p e o ms. The inal p oduc is SiC wi h he same mic os uc u e o he wood p ecu so . Wood is a na u al composi e ha p esen an aniso opic po ous mic os uc u e wi h excellen elas ici y, s eng h, and damage ole ance. Some o his p ope ies will emain imp o ed in he ce amic p oduc . Biomo phic ce amics each high s eng hs (700 MPa a 1150 oC o biomo phic SiC made om eucalyp us wood). The in luence o he wood p ecu so and ab ica ion p ocess in he mechanical and mic os uc u al p ope ies has been s udied. The co ela ion mic os uc u e-mechanical p ope ies is discussed, as well as he applica ion o he cellula heo y o solids. Key wo ds: Biomo phic, silicon ca bide, mic os uc u e, mechanical p ope ies, cellula solids, high empe a u e. Bol. Soc. Esp. Ce ám. Vid io, 41 [4] 377-384 (2002) 1. INTRODUCCIÓN En con as e con los ma e iales clásicos de ingenie ía, las es uc u as biológicas p esen an una ana omía cons uida je á quicamen e, desa ollada y op imizada a lo la go del p o- ceso e olu i o. Es o esul a en unas elaciones en e las p o- piedades mecánicas y la mic os uc u a, que son únicas y han pasado a se de g an in e és pa a el p ocesado a anzado en los úl imos años [1,2]. Las ce ámicas biomó icas [3-8] p esen- adas en es e abajo son especialmen e in e esan es ya que conjugan las en ajas de es as es uc u as na u ales con la capacidad de se u ilizadas en aplicaciones es uc u ales a empe a u as ele adas p opias del ca bu o de silicio [9-13]. Los di e sos mé odos de ab icación adicionales del SiC han sido el sin e izado en calien e sin p esión [14-16], el sin e- izado en calien e con p esión [17], la deposición química en ase apo [18] y el compac ado po eacción [19,20]. F en e a es os, la ab icación de SiC median e pi ólisis e in il ación de silicio en made a, obje o de es e abajo, p esen a po encial- men e las siguien es en ajas: • Bajo cos e de ab icación, ya que las empe a u as de p ocesado son in e io es y no es necesa io pa i de pol o de SiC de al a pu eza. • No es necesa io el uso de adi i os. • Aumen o signi ica i o en las elocidades de sín esis al usa una es uc u a con po osidad abie a. • G an di e sidad de mic os uc u as y p opiedades en unción de la made a p ecu so a. • Ob ención de o ma na u al de una es uc u a simila a la de los ma e iales de ib a con inua, en con aposición a o as p ocesados mucho más cos osos [21]. • Posibilidad de ab ica piezas con o mas complejas, ya que sólo eque i á el modelado de la made a ca bonizada • Al a esis encia y enacidad in oducida po la es uc u- a ib osa de la made a. En es e a ículo se expone el p oceso de ab icación de dichas ce ámicas y la co elación p ocesado-mic oes uc u a- p opiedades mecánicas. 377 (c) Sociedad Española de Ce ámica y Vid io, Consejo Supe io de In es igaciones Cien í icas. Licencia C ea i e Commons 3.0 España (by-nc) h p://ce amicay id io. e is as.csic.es 378 Bole ín de la Sociedad Española de Ce ámica y Vid io. Vol. 41 Núm. 4 Julio-Agos o 2002 2. PARTE EXPERIMENTAL El p oceso de ab icación de las ce ámicas biomó icas (Fig. 1) in oluc a di e sos pasos: secado de la made a, pi olización en ausencia de oxígeno a empe a u as ípicamen e al ededo de los 1000 oC e in il ación de silicio undido en acío a em- pe a u as supe io es a 1410 oC (pun o de usión del silicio). La Fig. 2 mues a el p oduc o inal ob enido. En el apa ado de esul ados se discu i á la mic oes uc u a y p opiedades dependiendo del p ecu so ege al u ilizado. Las densidades de la made a y ca bón se calcula on geomé icamen e y la del SiC biomó ico ue medida po el mé odo de A químedes. T as la in il ación, se co a on y pulie on mues as pa a es udios me alog á icos. Las obse aciones de la mic oes uc- u a ue on ealizadas median e mic oscopía elec ónica de ba ido (MEB) usando un mic oscopio elec ónico Philips XL- 30 (Se icio de Mic oscopía Elec ónica, Uni e sidad de Se illa) en el ma e ial b u o de ab icación y de o mado. Se co a on mues as con dimensiones de 3x3x6 mm con el eje mayo co espondiendo con las di ecciones axial (de c eci- mien o) y adial de la made a de o igen, pa a la ealización de ensayos en comp esión a elocidad de de o mación cons an e (2x10-5 s-1). Es os ensayos se ealiza on en ai e y un ango de empe a u as en e 1150ºC y 1450ºC. La de o mación ue ea- lizada usando una maquina Ins on modelo 1185 con un ho no mon ado en su es uc u a. 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 3.1 Fab icación 3.1.1 PROCESO DE PIRÓLISIS Se han u ilizado como p ecu so es made as de dis in a especie y dis in a densidad. Se obse a que después del p oce- so de pi ólisis a 1000 oC hay una educción signi ica i a an o del peso como del olumen de las mues as, la made as pie - den en p omedio un 74% de su peso, un 60% de su olumen y un 13% de su densidad en el p oceso de ca bonización (Fig. 3). También se e que enemos un buen ajus e lineal implicando que se puede p edeci con p ecisión la o ma de la p e o ma de ca bón conociendo la o ma de la made a. En la Tabla 1 se mues an las densidades de las made as p ecu so as y de la made a ca bonizada. El e o en es as medidas es de un 5%. Figu a 1. P oceso de ab icación de las ce ámicas de SiC biomó ico. Figu a 2. P oduc o inal, ce amicas biomó icas TABLA-1 DENSIDADES MEDIAS DE LAS MADERAS, PREFORMAS DE CARBÓN Y DEL SIC BIOMÓRFICO Y CONTENIDO EN SIC (VER TEXTO). Figu a-3 A Relación en e olúmenes (A) y pesos (B) an es y después de la pi ólisis F. M. VARELA FERIA, A. R. DE ARELLANO LÓPEZ, J. MARTÍNEZ FERNÁNDEZ (c) Sociedad Española de Ce ámica y Vid io, Consejo Supe io de In es igaciones Cien í icas. Licencia C ea i e Commons 3.0 España (by-nc) h p://ce amicay id io. e is as.csic.es Bole ín de la Sociedad Española de Ce ámica y Vid io. Vol. 41 Núm. 4 Julio-Agos o 2002 379 La es uc u a inal de ca bu o de silicio después de la in il- ación mime iza la de las p e o mas de ca bón. La obse a- ción de las p e o mas nos pe mi e es udia , po lo an o, las ca ac e ís icas mic os uc u ales del p oduc o inal de una mane a ácil. Caña de bambú (Figu a 4A). Mic oes uc u a o mada po canales y células no in e conec adas (indicados en la igu a). Los canales poseen es uc u as en o ma de “ochos” en ela- zados (se indican en la igu a). Las células no in e conec adas ienen en su g an mayo ía con ac o con seis ecinos. Es as es uc u as in oluc ando cua o canales dis ibuidas uni o - memen e ac úan como e o zan es. Es a ca ac e ís ica mic o- es uc u al única con ie e a la caña a la ez una g an esis en- cia a la o u a y lexibilidad. Co cho (Figu a 4B). Es uc u a de células equiaxiadas cla- amen e no in e conec adas y de pa edes inas. No se á posi- ble, po lo an o, la in il ación con silicio líquido en el in e io de es e p ecu so . Pino (Figu as 4C y 4D). Su mic oes uc u a p esen a una dis ibución de po os monomodal, in e conec ados, muy ala - gados y de meno núme o de ecinos (4 ó 5). Tiene baja den- sidad, la cual da á luga a es uc u as de ca bu o de silicio más lige as. Se puede e que en la mic og a ía C hay un cam- bio b usco en el amaño de po o. Es o es debido a los anillos de c ecimien o de á bol. Es a dis ibución inhomogénea esul- a á en un de imen o de las p opiedades mecánicas. Es a mic oes uc u a se á adecuada pa a aplicaciones que equie- an una meno densidad y al a supe icie especí ica, como il- os de al a empe a u a y sus a os pa a ca alizado es. Haya (Figu as 4E y 4F). En cuan o a su densidad es oda- ía baja aunque pe o espec o a la o ma de los po os p esen- a una dis ibución bimodal ípica de made as du as. Los po os g andes ocupan la mayo pa e de la supe icie, es án en mayo p opo ción y en con ac o. Mien as que los peque- ños no iene una p opo ción signi ica i a en el á ea o al. La mic oes uc u a es uni o me lo que mejo a á la esis encia es- pec o a p ecu so es de densidad simila como el pino. Eucalip o Blanco (Figu as 4G y 4H). Como se puede obse - a , hay una dis ibución bimodal de po os muy ala gados e in e conec ados. Es e p ecu so en a en el ango de made as con al a densidad y mayo esis encia. Los po os son su icien- emen e g andes pa a pe mi i la in il ación. Encina (Figu as 4I y 4J) También p esen a una dis ibución de po os bimodal con al a densidad. Sus po os es án in e co- nec ados y son lo su icien emen e g andes pa a pe mi i que el ma e ial se in il e. Los canales ienen una elación de aspec o ele ada no sólo en la di ección axial sino ambién adial, lo que le con e i á una al a esis encia en ambas di ec- ciones. Es a ca ac e ís ica es una g an en aja sob e los p e- cu so es mencionados an e io men e que p esen an una g an aniso opía. Eucalip o ojo (Figu as 4K y 4L) Es el p ecu so más denso que se es udia. P esen a una dis ibución de po os bimodal. Los po os g andes son mayo es que en o os p ecu so es pe o p esen an en menos can idad. Los po os pequeños son los de menos á ea en compa ación con las mues as an e io es. La p opo ción de á ea de po os es pequeña lo que explica su al a densidad. Los po os pequeños se cie an du an e el p oceso de o mación de ca bu o de silicio, impidiendo la in il ación o al (es a se p oduce sólo supe icialmen e). Figu a-4.1. Mic og a ías de los ca bones ob enidas con un mic oscopio elec ónico de ba ido: A es de caña de bambú, B de co cho, C y D son de pino; FABRICACIÓN Y PROPIEDADES DEL CARBURO DE SILICIO BIOMÓRFICO: MADERAS CERÁMICAS (c) Sociedad Española de Ce ámica y Vid io, Consejo Supe io de In es igaciones Cien í icas. Licencia C ea i e Commons 3.0 España (by-nc) h p://ce amicay id io. e is as.csic.es 380 Bole ín de la Sociedad Española de Ce ámica y Vid io. Vol. 41 Núm. 4 Julio-Agos o 2002 3.1.2. PROCESO DE INFILTRACIÓN En la Tabla 1 se indican la densidad del p oduc o inal des- pués de la in il ación. El olumen no cambia después de es e p oceso. Se incluye ambién una columna con el po cen aje de SiC, omado como el meno alo de los ob enidos consi- de ando que odo el ca bón eacciona con el silicio y que el p oduc o inal no con iene silicio esidual. Es e con enido se á el máximo posible en cada caso. Las mic oes uc u as ob enidas se mues an en la igu a 5. Se ha obse ado que hay una elación es echa en e el p oce- so de in il ación y la po osidad ( amaño de los po os y su can idad) y densidad. Los p ecu so es con baja densidad y una al a po osidad, ales como los que p oceden del pino y haya, se in il an bien. Debido a que el silicio luye ápido po la al a densidad de po os, hay que añadi ap oximadamen e Figu a-4.2 Mic og a ías de los ca bones ob enidas con un mic oscopio elec ónico de ba ido: E y F son de haya, G y H son de eucalip o blan- co, I y J son de encina y, K y L son de eucalip o ojo. F. M. VARELA FERIA, A. R. DE ARELLANO LÓPEZ, J. MARTÍNEZ FERNÁNDEZ (c) Sociedad Española de Ce ámica y Vid io, Consejo Supe io de In es igaciones Cien í icas. Licencia C ea i e Commons 3.0 España (by-nc) h p://ce amicay id io. e is as.csic.es Bole ín de la Sociedad Española de Ce ámica y Vid io. Vol. 41 Núm. 4 Julio-Agos o 2002 381 un 200% del silicio necesa io (que queda en los capila es con silicio esidual) pa a que és e llegue a odos los si ios y eac- cione comple amen e con el ca bón. Es as ce ámicas ienen baja esis encia mecánica (supe io pa a el haya debido a su mayo uni o midad en la mic oes uc u a) (Fig. 5A) pe o debido a su al a po osidad se pueden usa como il os de al a empe a u a y po aca alizado es. Pa a p ecu so es con meno po osidad, y mayo densidad, ales como el eucalip o blanco y la encina, se ob iene ambién una buena in il ación, que necesi a de menos silicio ex a pa a que la eacción sea comple a (ap oximadamen e un 120%). Se ob iene una ce á- mica muy esis en e debido a la al a densidad de ca bu o de silicio (Fig. 5B y 5C). En p ecu so es con meno amaño de po os y al a densidad, como el eucalip o ojo, la in il ación no es comple a debido al cie e de los po os du an e la eacción de in il ación. Queda po lo an o ca bón sin eacciona lo que empeo a las p opiedades mecánicas de la ce ámica, po encialmen e muy buenas de pode se consegui la eacción o al del ca bón. 3.2. P opiedades mecánicas La igu a 6 ecoge los esul ados de ensayos a elocidad de de o mación cons an e pa a mues as longi udinales, an o de las dis in as made as y co espondien es p e o mas de ca - bón (ensayos a empe a u a ambien e) y la Figu a 7 mues a los esul ados pa a el SiC biomó ico ob enido a pa i de cada una de ellas (ensayos a al a empe a u a). Los alo es de de la ensión máxima sopo ada (σmax) pa a las made as y las co espondien es p e o mas de ca bón son simila es (en e 20 y 60 MPa). Los ca bones se de o man elás- icamen e has a ap oximadamen e un 1.5%, y ompen sin ablandamien o. Las made as po el con a io p esen an un compo amien o con un sus ancial endu ecimien o y p esen- ando esis encia pa a de o maciones al as. En el caso pa i- cula de la made a de haya, es a de o mación ha llegado al 8% ap oximadamen e, alo simila al de la encina, y ap oxima- damen e el doble que el eucalip o blanco. A 1150ºC, las mues as a pa i de encina y eucalip o blanco, alcanza on esis encias de más de 700 MPa, sos eniéndose la de o mación sin ablandamien o has a ap oximadamen e un 8%. Mien as, las ob enidas a pa i de haya, alcanza on su alo máximo de esis encia de 500 MPa. A 1250ºC las esis encias máximas ue on algo in e io es pa a el ce ámicas p oceden es de eucalip o y la encina (500 MPa) y simila es a los ob enidos a la empe a u a in e io pa a las ce ámicas ab icadas con haya. Dos son las conclusiones más impo an es de es a compa- ación. La p ime a es la eno me esis encia que p esen an las mues as de SiC biomó ico a al a empe a u a, en compa a- ción con las p opiedades de las made as a empe a u a ambien e, que se en mul iplicadas en un ac o 10 a 1150ºC. Po o o lado, la simili ud del compo amien o ela i o de las made as a empe a u a ambien e y el SiC biomó ico a al a empe a u a. La ensión máxima pa a ensayos a la misma empe a u a es casi es eces mayo pa a una mues a longi udinal que pa a una adial de SiC ob enido a pa i de eucalip o. Además podemos comp oba que el g ado de aniso opía no es el Figu a-5 Mic og a ías ob enidas con un mic oscopio elec ónico de ba ido del SiC biomo ico ab icado a pa i de: A) encina, B) eucalip o blanco y C) haya Figu a 6. Cu as Tensión-De o mación (ensayos a elocidad de de o mación cons an e) pa a mues as longi udinales de las dis in as made as (A), p e o mas de ca bón (B). FABRICACIÓN Y PROPIEDADES DEL CARBURO DE SILICIO BIOMÓRFICO: MADERAS CERÁMICAS (c) Sociedad Española de Ce ámica y Vid io, Consejo Supe io de In es igaciones Cien í icas. Licencia C ea i e Commons 3.0 España (by-nc) h p://ce amicay id io. e is as.csic.es 382 Bole ín de la Sociedad Española de Ce ámica y Vid io. Vol. 41 Núm. 4 Julio-Agos o 2002 mismo pa a odas las mues as de SiC, sino que depende de la made a p ecu so a; así po ejemplo en el caso de las ce á- micas ob enidas a pa i de encina y haya, las ensiones máxi- mas en mues as longi udinales di ie en de las adiales en un ac o dos ap oximadamen e. Es a aniso opía e a espe ada dada la di eccionalidad de las mic oes uc u as en es e ma e- ial y es mas acusada cuando las celdas mues an un pa ale- lismo g ande en la di ección axial. Es o es debido a que, cuan- do los canales son muy pa alelos, la esis encia adial depen- de solamen e de la cohesión de zonas de SiC o madas desde dis in os po os y no del en elazado de es os. En los ensayos ealizados sob e mues as longi udinales, se puede a i ma que en e 1150ºC y 1350ºC se obse a una di e encia de un ac o dos en la ensión máxima. En e 1350ºC y 1450ºC, se obse a una disminución más p onuncia- da en σmax. En el caso de las mues as ab icadas a pa i de eucalip o blanco, la ensión máxima a 1150ºC es de 675 MPa, mien as que a 1450ºC, se iene que σmax= 68 MPa, es deci , ap oximadamen e un o den de magni ud. Es de no a que la empe a u a ípica de in il ación de Si undido du an e la ab icación es de 1410ºC. Dada la compleja mic os uc u a de es e ipo de ce ámi- cas, se á di ícil que los mecanismos de de o mación plás ica sean de ipo con encional. Las g andes esis encias alcanza- das, indican que en esos ma e iales las egiones de SiC es án in e conec adas y que el ma e ial puede conside a se como una ed con inua de SiC con Si esidual ellenando los po os. Es a mic os uc u a no puede de o ma se sin la de o mación de ambos componen es. Como a al a empe a u a la esis en- cia del silicio es muy baja compa ada con la del ca bu o de silicio, el sis ema puede conside a se o malmen e como SiC celula con po os abie os. Po ello, en lo que espec a a las p opiedades mecánicas a al a empe a u a, la densidad eal- men e signi ica i a es la cabu o de silicio (Tabla 1). Suele asumi se una dependencia po encial de la esis en- cia ela i a (σmax/σmax,T, donde σmax,T es la ensión máxima del ma e ial monolí ico) con la densidad ela i a (ρ/ ρSiC) [22]: (1) donde los pa áme os Ciy dependen del ipo conc e o de F. M. VARELA FERIA, A. R. DE ARELLANO LÓPEZ, J. MARTÍNEZ FERNÁNDEZ Figu a 7. Cu as Tensión - De o mación de los ensayos a elocidad de de o mación cons an e pa a ce ámicas biomó icas de SiC ob enidas a pa i de made a de Encina (A y B), Eucalip o Blanco(C y D) y Haya (E y F): A, C y E) Comp esión pa alela al eje axial; B, D y F ) Comp esión pe pendicula al eje axial. (c) Sociedad Española de Ce ámica y Vid io, Consejo Supe io de In es igaciones Cien í icas. Licencia C ea i e Commons 3.0 España (by-nc) h p://ce amicay id io. e is as.csic.es Bole ín de la Sociedad Española de Ce ámica y Vid io. Vol. 41 Núm. 4 Julio-Agos o 2002 383 es uc u a celula y del modo de ca ga. La dependencia de la ensión ela i a sob e la densidad ela i a se pone de mani ies o en la igu a 8. En ella, es án con- enidos los esul ados de es e es udio compa ándose con los de o os SiC biomó icos (a pa i de mango y oble ame icano), con densidades de SiC más bajas, y de SiC ab icado po eac- ción [23] cuyas densidades de SiC son más al as. La ensión máxima ela i a se ajus a bien median e expo- nen es =2 (comp esión axial SiC biomó ico, mues as longi u- dinales), =4 (comp esion angencial SiC biomó ico, mues as adiales) y =3 (RFSC). El exponen e eó ico pa a es uc u as homogéneas de células abie as es =1.5, mien as que pa a es uc u as ipo “colmena”, =1 pa a ca ga en comp esión axial y =2 pa a ca ga en comp esión angencial. Aunque los alo es que encon amos expe imen almen e no co esponden exac a- men e a los eó icos, sí que gua dan la misma secuencia, sien- do el meno pa a comp esión axial y el mayo pa a comp esión angencial. En odo caso, dada la complejidad de la mic oes- uc u a que es udiamos, no e a de espe a un ajus e pe ec o. Sí hay que des aca , sin emba go, que el p omedio de los com- po amien os en ca ga axiales y angenciales pa a los ma e ia- les biomó icos es una buena ex apolación, a meno es densi- dades, del compo amien o del SiC ab icado po eacción, al como se señala en la igu a 8. Es e hecho es un indica i o de que el SiC biomo ico puede se conside ado como un ma e ial celula , con al a supe icie de con ac o en e los componen es de ca bu o de silicio a di e encia de o os ma e iales de ca bu- o de silicio siliconizados de simila o supe io densidad [24,25] 5. CONCLUSIONES Se ha desa ollado un p oceso de ab icación de SiC. La ce ámica de SiC ob enida iene una mic oes uc u a in e conec- ada, semejan e a la de la made a de o igen que ha sido pe ec- cionada po la e olución. El p ocesado desa ollado es sencillo y de bajo cos e. Pe mi e p oduci ce ámicas de ca bu o de silicio de o mas complejas con an solo da p e iamen e al ca bón la o ma eque ida (muy ácil de mecaniza ), pa a pos e io men e in il a lo. Es impo an- e señala que se a a de un p oceso en el que el olumen y la o ma iniciales del ca bón no a ían signi ica i amen e. Se han de e minado las ca ac e ís ica mic oes uc u ales que a o ecen la in il ación (in e conexión en e ca idades y canales con inuos) y o as que lo impiden (po os ce ados y canales demasiado pequeños). El SiC biomó ico ob enido iene una muy al a esis encia. Las p opiedades mecánicas son ue emen e aniso ópicas, al igual que le sucede a la made a. La di ección de c ecimien o del á bol (longi udinal) p esen a sis emá icamen e esis encias supe io es a la di ección adial. La de o mación del ma e ial a elocidad de de o mación cons an e se p oduce po colapso sucesi o de las celdas y o - mación g ie as, aunque no se obse a una o u a ágil debido a que la mic oes uc u a ib osa e in e conec ada ole a los daños. El colapso plás ico de las celdas, en p ime a ap oximación, se puede discu i po medio del modelo de Gibson-Ashby pa a ma e iales celula es. Median e es e modelo podemos es ablece una compa ación adecuada con o os ipos de SiC, de la que se ex ae que el compo amien o del SiC biomó ico es el que cab ía espe a de un ma e ial de SiC po oso, es deci , de baja densidad. La e sa ilidad pa a ab ica di e en es es uc u as ab e un amplio abanico de aplicaciones que an desde il os de al a empe a u a, sopo es de ca alizado es, aplicaciones es uc u- ales que equie an baja densidad y sis emas esis en es a la icción, en e o as. En la igu a 9 se mues an e o zan es ila- men osos y ubos ab icados po es a écnica que son obje o de in es igación. Figu a 8. Tensión ela i a en e a la densidad ela i a de SiC ab i- cado po eacción (RFSC) y biomó icos. Figu a 9. Ejemplos de ce ámicas de SiC biomó icas. A) y B) Tubo de SiC ab icado a pa i de bambú, C) o ma compleja ab icada a pa i de eucalip o y D) e o zan es ab icados a pa i de p ecu - so es ege ales de c ecimien o ápido. FABRICACIÓN Y PROPIEDADES DEL CARBURO DE SILICIO BIOMÓRFICO: MADERAS CERÁMICAS (c) Sociedad Española de Ce ámica y Vid io, Consejo Supe io de In es igaciones Cien í icas. Licencia C ea i e Commons 3.0 España (by-nc) h p://ce amicay id io. e is as.csic.es 384 Bole ín de la Sociedad Española de Ce ámica y Vid io. Vol. 41 Núm. 4 Julio-Agos o 2002 AGRADECIMIENTOS Es e abajo de in es igación ha sido inanciado po el p o- yec o FEDER 1FD97-2335 y una ayuda de T ans e encia Tecnológica de la Jun a de Andalucía. BIBLIOGRAFÍA 1. J.E. Ma k and P.D. Cal e , “Biomime ic, Hyb id and In-si u Composi es”, Ma e . Sci. and Engg., C1, 159-175 (1994). 2. M. Alpe , “The Biological Memb ane”, Ma . Res. Bull., 17, 53-60 (1992). 3. J. Ma ínez Fe nández, A. R. de A ellano López, F. M. Va ela Fe ia y M. Singh, “P ocedimien o pa a la ab icación de ca bu o de silicio a pa i de p ecu so es ege ales”. Solici ud de Pa en e noP200102278 (Española), Uni e sidad de Se illa (2001). 4. J. Ma ínez-Fe nández, F.M. Va ela-Fe ia y M. Singh, “Mic os uc u e and he momechanical cha ac e izacion o biomo phic silicon ca bide-based ce amics”, Sc ip a Ma e ialia 43, 813-818 (2000). 5. J. Ma ínez-Fe nández, F. M. Va ela-Fe ia, A. Domínguez Rod íguez, M. Singh , “Mic os uc u e and he momechanical cha ac e iza ion o biomop- hic silicon ca bide-based ce amics”En i onmen Conscious Ma e ials; Ecoma e ials. Canadian Ins i u e o Mining, Me allu gy, and Pe oleum., pp. 733-740 (2000). 6 A. Muñoz, J. Ma ínez-Fe nández, A.R. Pin o Gómez, M. Singh, “Mic os uc u e and High Tempe a u e Comp essi e Mechanical Beha io o Join s in Biomo phic Silicon Ca bide Ce amics ”Joining o Ad anced and Special y Ma e ials III. ASM In e na ional, Ma e ials Pa k, OH, EE.UU., pp. 7-14 (2000). 7. F.M. Va ela-Fe ia, S. López Pombe o, J. Ma ínez-Fe nández, A. R. de A ellano López y M. Singh, “C eep Resis an Biomo phic Silicon-Ca bide Based Ce amics”,Ce amics Enginee ing Science P oceedings 22 [3], 135-145, (2001). 8. F.M. Va ela-Fe ia, S. López Pombe o, A. R. de A ellano López, J. Ma ínez- Fe nández y M. Singh, “Mic os uc u e-Mechanical P ope ies Co ela ion in Biomo phic Silicon Ca bide-Based Ce amics”, comunicación a la “26 h Annual In e na ional Con e ence on Ad anced Ce amics & Composi es”, Cocoa Beach, EE.UU. (2002). 9. W. D. Kinge y, “Social needs and ce amic echnology”, Am. Ce am. Soc. Bull., 59 [6], 598-600 (1980). 10. H. B. S ock, Spec um Ma e ials Manu a u ing, 35, 1-11 (1992). 11. J. D. Cawley and C. E. Semle , “Silicon Ca bide’ 87”, Ce amic T ansa ions ol.2 , Ame ican Ce amics Socie y (1987). 12. S. J. Dapkunas, “Ce amics Hea Exchange s”, Am. Ce am. Soc. Bull., 67 [2] 388-91 (1988). 13. K. Yamada y M. Mo í, “P ope ies and applica ions o SiC ce amics”, en “Silicon ca bide ce amics”, pp. 13-44, Else ie Applied Science (1991). 14. S. P ochazka, GE epo , SRD-72-035 (1972). 15. S. P ochazca, “The ole o bo on and ca bon in he sin e ing o silicon ca bi- de”, Special Ce amics Vol. 6, B i ish Ce amics Resea ch Associa ion, 171-81 (1975). 16. H. Tanaka, “Sin e ing o SiC”, en “P ope ies and applica ions o SiC ce a- mics, “Silicon ca bide ce amics”, pp. 213-238, Else ie Applied Science (1991). 17. R. A. Allieg o, L. B. Co in y J. R. Tinklepaugh , J. Am. Ce am. Soc. 39, 386- 390 (1956). 18. T. Hi ai, y M. Sasaki, “SiC p epa ed by chemical apo deposi ion”, en “P ope ies and applica ions o SiC ce amics, “Silicon ca bide ce amics”, pp. 77-98, Else ie Applied Science (1991). 19. C. Fo es , P. Kenedy and J. Shennan, “The ab ica ions and p ope ies o sel -bonded silicon ca bide”, Special Ce amics, Vol. 5, pp. 99-123 (1972). 20. O. Chak aba i, S. Ghosh y J. Muke ji, “In luence o g ain size, ee silicon con en and empe a u e in he s eng h and houghness o eac ion bonded silicon ca bide”, Ce amics In e na ional, 5(2), 118-123 (1991). 21. R. Naslain, “Ma e ials design and p ocessing o high empe a u e ma ix composi es: s a e o he a and u u e ends”, Ad . Composi e ma e ., 8 [1], 3-16 (1999). 22. L. J.Gibson y M. F. Ashby, “Celula Solids: S uc u e and P ope ies”, Pe gamon P ess (1988). 23. A. Muñoz, J. Ma ínez Fe nández, A. Domínguez Rod íguez, y Singh M, “High empe a u e comp essi e s eng h o eac ion o med silicon ca bide (RFSC) ce amics”, J. Eu . Ce am. Soc.18, 65-68 (1998). 24. Hockey B.J., and Wiede ho n S.M., “E ec o mic os uc u e on he c eep o siliconized silicon ca bide”, J. Am. Ce am. Soc. 75 [7] 1822-30 (1992). 25. Sheldon M. Wiede ho n, B. J. Hockey and J. D. F ench, “Mechanisms o de o ma ion o silicon ni ide and silicon ca bide a high empe a u es”, J. Eu . Ce amic Socie y, 19, [13-14], 2273-2284, (1999). Recibido: 28.02.02 Acep ado: 08.05.02 F. M. VARELA FERIA, A. R. DE ARELLANO LÓPEZ, J. MARTÍNEZ FERNÁNDEZ (c) Sociedad Española de Ce ámica y Vid io, Consejo Supe io de In es igaciones Cien í icas. Licencia C ea i e Commons 3.0 España (by-nc) h p://ce amicay id io. e is as.csic.es