Conductividad térmica de recubrimientos de pentoxido de niobio producidos por DC magnetron sputerring: aplicaciones como barreras térmicas

Abstract

En esta tesis se ha estudiado experimentalmente la conductividad térmica de nano capas y micro capas de pentóxido de niobio Nb2Os con el objetivo de determinar su posible aplicación como barreras térmicas. La deposición del pentóxido de niobio se ha dado usando la técnica de Sputtering, la cual se hizo usando niobio como target y gases como: argón y oxígeno para la formación de óxido de niobio. En este trabajo hemos usado pruebas de rayos X para la confirmación del tipo de material que se ha formado en la deposición en este caso el pentóxido de niobio Nb2Os. Se ha realizado dos tipos pruebas para determinar experimentalmente la conductividad térmica; la primera prueba se realizó usando una resistencia térmica y discos de cobre en los cuales se han colocado termocuplas para poder ver las variaciones de las temperaturas y poder determinar el coeficiente de conductividad térmica en una micro capa de pentóxido de niobio Nb2O5 la cual está sobre una lámina de aluminio; el segundo método para determinar la conductividad térmica en nano capas de pentóxido de niobio Nb2O5 se ha usado el método Time Domain Thermal Reflectance (TDTR) con la técnica de Laser Flash Ultrarrápido para la cual se han recubierto sustrato de vidrio, con lo cual hemos podido determinar de manera más exacta la conductividad térmica del pentóxido de niobio Nb2Os está alrededor de 1 W m-1 K-1• Finalmente se simuló el comportamiento térmico de capas de pentóxido de niobio en su función como barreras térmicas sobre diversas piezas de aluminio que trabajan a temperaturas del orden de 500 K. Adicionalmente Se realizó muestras usando multicapas de pentóxido de niobio Nb2O5 y dióxido de silicio SiO2 y se realizó el análisis de conductividad térmica con la técnica de Laser Flash Ultrarrápido.

In this thesis, the thermal conductivity of nano-layers and micro-layers of niobium pentoxide Nb2Os has been experimentally studied in order to determine their possible application as thermal barriers. The deposition of niobium oxide has been given using the Sputtering technique, which was done using niobium as a target and gases such as: argon and oxygen for the formation of niobium pentoxide. In this work we have used X-ray tests to confirm the type of material that has formed in the deposition, in this case the niobium pentoxide Nb2Os. Two types of tests have been carried out to experimentally determine the thermal conductivity; The first test was carried out using a thermal resistance and copper discs in which thermocouples have been placed to be able to see the variations in temperatures and to be able to determine the coefficient of thermal conductivity in a microlayer of niobium pentoxide Nb2Os which is on a sheet of aluminum; The second method to determine the thermal conductivity in nanolayers of niobium pentoxide Nb2Os has been used the Time Domain Thermal Reflectance (TDTR) method with the Ultrafast Laser Flash technique for which glass substrates have been coated, for which we have been able to determine more exactly the thermal conductivity of niobium pentoxide Nb2Os is around 1 W m-1 K-1• Finally, the thermal behavior of layers of niobium pentoxide was simulated in their function as thermal barriers on various pieces of aluminum that work at temperatures of the order of 500 K. Additionally, samples were made using multilayers of niobium pentoxide Nb2O5 and silicon dioxide SiO2 and Thermal conductivity analysis was performed with the Ultrafast Flash Laser technique.