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Máster Universitario en Ciencia y Tecnología de Materiales

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Propiedades Magnéticas de los Materiales

Código asignatura
MCITEM02-1-012
Curso
Primero
Temporalidad
Primer Semestre
Carácter
Obligatoria
Créditos
3
Pertenece al itinerario Bilingüe
No
Actividades
  • Clases Expositivas (17.5 Hours)
  • Prácticas de Laboratorio (2 Hours)
  • Prácticas de Aula/Semina (3 Hours)
Guía docente

NOMBRE

Propiedades Magnéticas de los Materiales

CÓDIGO

MCITEM02-1-012

TITULACIÓN

Máster Universitario en Ciencia y Tecnología de Materiales por la Universidad de Oviedo

CENTRO

Escuela de Ingeniería de Minas, Energía y Materiales de Oviedo

TIPO

Obligatoria

N° TOTAL DE CREDITOS

3.0

PERIODO

Primer Semestre

IDIOMA

Español

COORDINADOR/ES

Prida Pidal, Víctor Manuel de la

EMAIL

vmpp@uniovi.es

PROFESORADO

EMAIL

 

García Fernández, Javier

garciafjavier@uniovi.es

Prida Pidal, Víctor Manuel de la

vmpp@uniovi.es

La asignatura del Máster Universitario en Ciencia y Tecnología de Materiales de la Universidad de Oviedo denominada Propiedades Magnéticas de los Materiales, pertenece al Bloque de Propiedades y Caracterización de los Materiales. Se trata de una asignatura obligatoria que se considera de elevado interés, debido a la gran cantidad de aplicaciones con interés tecnológico en las que se emplean, hoy en día, los materiales magnéticos, así como las previsiones de diversificación y crecimiento en las aplicaciones actuales y potenciales de los mismos. Todo ello hace que sea muy aconsejable el conocimiento de este tipo de materiales. Esta asignatura se imparte en el primer semestre del curso académico, constando de 3 créditos. Los contenidos de la asignatura tienen además una componente de aplicación práctica sustancial, ya que se tratará de que los alumnos tomen contacto con los materiales magnéticos, que aprendan a distinguirlos, a nivel básico, y adquieran los conocimientos básicos necesarios sobre la selección de los mismos dependiendo de la funcionalidad y aplicación a la que se tengan que destinar. Se pretende la realización de medidas en el laboratorio con el fin de fijar los conceptos expuestos en las clases expositivas y adquirir experiencia básica en la caracterización de propiedades magnéticas de materiales, enfatizando igualmente la componente investigadora al incidir en la selección de materiales con mejores prestaciones que los existentes en la actualidad. Debe resaltarse la importante interrelación que guarda esta disciplina básica con respecto a otras asignaturas obligatorias del Máster, como Propiedades Mecánicas de los Materiales, Técnicas de Análisis y Caracterización de Materiales I y II, Propiedades Eléctricas y Ópticas de los Materiales y con las optativas como Aleaciones Metálicas y Nanomateriales, fundamentalmente. A todas ellas puede proporcionar soporte de conocimientos básicos, que permitan adquirir una completa comprensión de los fenómenos y conceptos que desarrollan.

Las principales herramientas y conocimientos que adquirirán los estudiantes que cursen esta asignatura son las siguientes:

- Capacidad para comprender e interpretar la información sobre características y propiedades de los materiales magnéticos (tanto en forma de láminas, como de hilos y de microhilos).

- Conocimiento y comprensión de fenómenos magnéticos relacionados con aplicaciones tecnológicas de materiales.

- Capacidad de medida, interpretación y diseño de experiencias en el laboratorio.

- Capacidad de estimar órdenes de magnitud para interpretar comportamientos magnéticos diversos.

- Capacidad de transmitir conocimientos de forma clara, tanto en ámbitos docentes como en no docentes: congresos, industrias, empresas.

En este curso 2021/2022 la distribución del profesorado será la siguiente: Víctor Manuel de la Prida Pidal (9 h); Javier García Fernández (5 h); Jose Ángel Fernández Roldán (8,5 h).

Dado que el Máster en Ciencia y Tecnología de Materiales pretende acoger a estudiantes de diversa procedencia que hayan cursado previamente grados en ciencias o en ingenierías, o licenciados en ciencias o ingenieros, o ingenieros técnicos, no se requiere requisito adicional alguno. Sólo se presupone que cualquier alumno que accede a cursar este Máster tiene unas nociones mínimas de matemáticas, física, química y ciencia de materiales.

Competencias básicas:

CB6: Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación

CB7: Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio

CB8: Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios

CB9: Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades

CB10: Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo

Competencias generales:

CG1: Capacitar al estudiante para integrarse en un grupo de trabajo de cara a desarrollar proyectos de investigación y/o desarrollo en el campo de la ciencia y la tecnología de los materiales.

CG2: Ser capaz de resolver problemas complejos y tomar decisiones comprometidas en el ámbito de la ciencia y la tecnología de los materiales.

CG3: Poder llevar a cabo un trabajo de investigación en ciencia y tecnología de materiales utilizando las fuentes bibliográficas existentes y los equipamientos de ensayo disponibles.

CG4: Habilidad para comunicar trabajos científico-técnicos sobre ciencia y tecnología de materiales, oralmente y por escrito, tanto a públicos especializados como a no especializados, de un modo claro y conciso.

CG5: Aptitud de estudio, síntesis y autonomía suficientes para, una vez finalizado este programa formativo, iniciar una Tesis Doctoral en el campo de la ciencia y la tecnología de los materiales.

Competencias específicas:

CE1: Llegar a controlar las propiedades de los materiales a través de modificaciones en su microestructura.

CE2: Llegar a mejorar las propiedades de los materiales, con objeto de obtener productos novedosos o con mejores prestaciones.

CE3: Ser capaz de evaluar la integridad estructural de componentes sometidos a la acción de cargas mecánicas y de predecir su vida útil en situaciones de fatiga, corrosión bajo tensión y fluencia.

CE4: Habilidad para manejar y utilizar las diferentes técnicas de ensayo empleadas en la caracterización de los materiales (difracción, técnicas espectroscópicas, microscopía óptica y electrónica, análisis térmico, …), para realizar las correspondientes medidas y para interpretar los resultados obtenidos en estos ensayos.

CE5: Capacidad para cuantificar de manera precisa la microestructura de cualquier material.

CE6: Posibilidad de combinar las diferentes técnicas de caracterización existentes para obtener información detallada de los materiales objeto de estudio y resolver los problemas prácticos que se pudieran plantear.

CE10: Capacidad para manejar los equipamientos científicos, para diseñar experimentos concretos y para interpretar los resultados obtenidos de los mismos.

Los contenidos de la asignatura se han estructurado con arreglo a los siguientes temas:

1. Tipos de magnetismo en materiales.

2. Transformaciones magnéticas y estructurales.

3. Efecto magnetocalórico (EMC) directo e inverso. Medida directa e indirecta del EMC. Influencia de la anisotropía magnética.

4. Efecto de memoria de forma en materiales magnéticos. Aleaciones ferromagnéticas de tipo Heusler.

5. Aplicaciones en refrigeración magnética, actuadores y sensores.

6. Magnetorresistencia, efectos magneto-termoeléctricos, efecto de “exchange-bias”, corriente de polarización de spin, dispositivos de spintrónica y magnónica para transporte de información y procesado de señales.

7. Magnetoimpedancia en aleaciones amorfas y nanocristalinas en forma de cinta, hilo y microhilo. Sensores de corriente eléctrica, campo magnético, temperatura y tensión mecánica.

Para la impartición de la asignatura “Propiedades Magnéticas de los Materiales”, se propone la siguiente tipología de modalidades docentes:

1. Presenciales

a. Clases expositivas

b. Prácticas de aula/Seminarios

c. Prácticas de laboratorio/campo

d. Tutorías grupales

e. Exposición de trabajos en grupo

f. Sesiones de evaluación

2. No presenciales

a. Trabajo autónomo

b. Trabajo en grupo

Las clases expositivas, en las que se realizará una descripción de los principales fenómenos en el estudio de los materiales magnéticos, se complementarán con la realización de seminarios y exposición de trabajos tanto individuales como en grupo, tutorías grupales, así como prácticas de laboratorio. En estas últimas se realizarán experimentos de estudio tanto de propiedades básicas de materiales magnéticos, como caracterización de transiciones de fase tanto estructural como magnética, efecto magnetocalórico y magnetotrasporte.

En las tres tablas siguientes se muestra la distribución de los contenidos de la asignatura, así como el reparto horario entre las diferentes modalidades docentes. La Tabla 1 muestra los temas en los que se ha dividido la asignatura Propiedades Magnéticas de los Materiales, distribuidos temporalmente de acuerdo a las modalidades docentes arriba citadas. Esta organización recoge también el orden de impartición de los diferentes temas que componen la asignatura.

La Tabla 2 da cuenta de la distribución horaria de la asignatura entre las diferentes modalidades docentes mencionadas.

Finalmente, la Tabla 3 expone el cronograma de la asignatura durante las semanas del semestre en el que se desarrolla la asignatura.

Tabla 1. Distribución de los contenidos de la asignatura

Temas

Horas totales

Clases Expositivas

Prácticas Aula/Seminarios

Prácticas laboratorio

Tutorías Grupales

Exposición de trabajos en grupos

Sesiones de Evaluación

Total

Trabajo Grupo

Trabajo autónomo

Total

1. Tipos de magnetismo en materiales

6

1

     

1

 

5

5

2.Transformaciones magnéticas y estructurales

8

1

 

1

   

2

 

6

6

3. Efecto magnetocalórico (EMC) directo e inverso. Medida directa e indirecta del EMC. Influencia de la anisotropía magnética.

16

2

1

1

1

  

5

2

9

11

4. Efecto de memoria de forma en materiales magnéticos. Aleaciones ferromagnéticas de tipo Heusler

13,5

2

1

 

1

  

4

1

8,5

9,5

5. Aplicaciones en refrigeración magnética, actuadores y sensores

12

1

1

  

1

 

3

1

8

9

6. Magnetorresistencia,

efectos magneto-termoeléctricos, efecto de "exchangebias", corriente de polarización de spin, dispositivos de spintrónica magnónica para transporte de información y procesado de señales.

10,5

2

0,5

  

1

 

3,5

1

6

7

7. Magnetoimpedancia en aleaciones amorfas y nanocristalinas en forma de cinta, hilo y microhilo. Sensores de corriente eléctrica, campo magnético, temperatura y tensión mecánica.

8

2

 

1

   

3

 

5

5

Total

75

11

3,5

3

2

2

1

22,5

5

47,5

52,5

Tabla 2. Reparto horario entre las diferentes modalidades docentes

Modalidades

Horas

%

Totales

Presencial

Clases Expositivas

11

48,9

22,5 (30%)

Prácticas de Aula/Seminarios/Talleres

3,5

15,5

Prácticas de Laboratorio

3

13,3

Tutorías grupales

2

8,9

Exposición de trabajos en grupo

2

8,9

Sesiones de evaluación

1

4,5

No presencial

 Trabajo en Grupo

5

9,5

52,5

(70 %)

Trabajo Individual

47,5

90,5

 

 Total

75

  

Tabla 3. Cronograma de la asignatura

 Temas

 Semanas

 1. Tipos de magnetismo en materiales

1

 2.Transformaciones magnéticas y estructurales

2 y 3

 3. Efecto magnetocalórico (EMC) directo e inverso. Medida directa e indirecta del EMC. Influencia de la anisotropía magnética.

3, 4,5 y 6

 4. Efecto de memoria de forma en materiales magnéticos. Aleaciones ferromagnéticas de tipo Heusler

7, 8 y 9

 5. Aplicaciones en refrigeración magnética, actuadores y sensores

10 y 11

 6. Magnetorresistencia, efecto de “Exchange-bias”, corriente de polarización de spin, dispositivos de spintrónica, magnónica, para transporte de información y procesado de señales.

12 y 13

 7. Magnetoimpedancia en aleaciones amorfas y nanocristalinas en forma de cinta, hilo y microhilo. Sensores de corriente eléctrica, campo magnético, temperatura y tensión mecánica.

13 y 14

Se realizará una evaluación continua del aprendizaje de los estudiantes, teniendo en cuenta la asistencia a las actividades presenciales y la participación activa en las mismas, así como la valoración de una prueba escrita y los trabajos realizados y defendidos en forma oral, individualmente y en grupo. Como requisitos previos, para superar el curso, la asistencia del estudiante a las actividades presenciales deberá ser superior al 75% y la calificación de cada estudiante no podrá ser inferior al 40% de su valor máximo en cada uno de los aspectos siguientes:

- Prueba escrita: Se realizará una prueba escrita (45% de la calificación final) de los temas tratados en el curso.

- Exposición de Trabajos realizados en grupo: Se propondrán varios trabajos sobre los temas correspondientes al programa del curso para que los estudiantes los realicen de manera individual o en pequeños grupos. Procederán conjuntamente, o por separado, a la exposición (20% de la calificación personal) y debate de dichos trabajos en la clase (30% de la calificación final).

- Prácticas de Laboratorio: Se realizarán en el laboratorio dos sesiones de una hora y media cada una. Los estudiantes deberán realizar una breve memoria referente al desarrollo de la práctica de cada sesión. Un 5% de la calificación final se corresponderá con la valoración de esta actividad.

Si se cumplen los requisitos previos indicados, la calificación final se calculará con las notas obtenidas en los tres ítems anteriormente indicados, teniendo en cuenta los porcentajes de ponderación señalados en cada uno de ellos.

Asimismo, se contemplará la posibilidad de realizar pruebas específicas de evaluación para aquellos alumnos que, debido a sus circunstancias personales justificadas, no puedan asistir a todas las actividades formativas.

A través del Campus Virtual o en las clases expositivas, los alumnos tendrán acceso a material preparado específicamente para ellos, como resúmenes de los temas del programa y artículos seleccionados para la elaboración de las presentaciones orales de los temas propuestos, así como bibliografía específica de cada tema cuando así se requiera. Se recomienda la consulta de algunos textos interesantes disponibles a través de la red de bibliotecas de la Universidad de Oviedo que se detallan a continuación:

- Introduction to Magnetic Materials, B.D. Cullity, Addison-Wesley (1972).

- Introduction to Magnetism and Magnetic Material, D. Jiles, Chapman & Hall (1991).

- Modern Magnetic Materials, R.C. O’Handley, John Wiley and Sons (2000).

- Física de los materiales magnéticos, A. Hernando y J.M. Rojo. Ed. Síntesis (2001).