miércoles, 8 de diciembre de 2010

Bueno... ¿¿¿pues tú que haces???

Esa pregunta me la han hecho ya varias veces mis hermanas con cara de preocupada inquietud pues al ver que a mi edad sigo metida en la estudiadera y cargando mochila, de momentos supongo que temen por mi futuro y mi salud emocional, además de que luego sus amigos les preguntan y no saben que decir, así que necesitan oír esa respuesta de cuando en cuando para saber en que estoy metida y, sobre todo, que estoy bien.

Pero es que cada quien vive en su mundo y ellas quizá no comprenden el porque de la necesidad mía de estar involucrada en algo que implique tratar de saber un poco más cada día y descubrir como es que funcionan las cosas que nos rodean. Por ejemplo, en pláticas muy propias en este ambiente entre colegas o con gente que también se dedica a temas de ciencia, suele surgir la (por que no decirlo, medio ociosa) pregunta sobre cual de todas las áreas científicas es "mas importante" o "más fundamental".

Algunas personas dicen que a los que más admiran y consideran más importantes son a los ingenieros que crean mecanismos, sistemas y dispositivos de alta tecnología que simplifican y hacen más cómoda nuestra vida, y es cierto que la ingeniería es la que produce las cosas que llegan a nuestras manos así nadamás para hacerles el "plug and play" de rigor, pero bien sabemos que un sistema de esos, cualquiera que sea, involucra de uno a millones de componentes que generalmente no fueron ideados por esos mismos ingenieros.

La ciencia básica hace ese "trabajo sucio" o ese trabajo "que no se ve" porque esta adentro del caparazón de diseño modernista que venden en la tiendas como producto final, y pudo haber habido una cantidad de gente trabajando antes de lanzar la primera televisión de plasma como componentes hay en su interior, incluso más. Para no ir más lejos, la Física abre un panorama descriptivo a todos los principios, algunos más complejos que otros, que explican el funcionamiento de las cosas que nos rodean.

Los químicos también tienen lo suyo, en estos años de trabajar fuera de la "física pura" me he dado cuenta que la química es otra cosa, es otro mundito al cual no se puede entrar así por una ventana, no, hay que entrarle bien o si no sus misterios no son revelados con tanta facilidad. Desde mi punto de vista, la física es "ciencia y abstracción" y la química es "ciencia y feeling" si es que las pudiera resumir en dos palabras.

No obstante, los más rebeldes dicen que la química es sólo "la física de los electrones de valencia"... y aunque se oiga muy presuntuoso yo creo que algo hay de cierto en eso :)

Pero ya en el laboratorio eso viene valiendo un pepino, uno como investigador en ciernes tiene que entrarle "al toro por los cuernos" y no ponerse de elitista porque al final de cuentas el trabajo no va a hacerse solo.

Y ahí es donde entra el estudiante como yo :) cual bebé que mete las manos a la comida para sentirla y aprender en base a su textura. Así me toca ensuciarme las manos y hacerla de todo: desde aprender como se manejan ciertos líquidos peligrosos, pasando por atornillar bien las mangueras de mi famoso sistema de vacío, hasta ir a comprar lijas del #1200 para pulir los moldes que ocuparé, sin contar que previamente hubo que hacer diseños en papel para que el tornero llos maquinara, que hubo que hablarle al provedor de los materiales para que los cotizara, y que hubo que darle una limpiada y organizada a la gaveta del material del laboratorio que estaba en situación caótica previamente. Es decir, las cosas no se hacen solas, nadie le tiene a uno la mesa puesta y además uno le tiene que entrar a todo, o sea, nadie se puede poner de niña bonita en este negocio.

Y yo llegué afortunadamente al de los electrocerámicos. Me gusta la verdad. Dentro de los materiales no es un área tan ruda y masculina como lo es la metalurgia, pero tampoco tan nice que sólo me dedique a revolver líquidos de colores en los tubos de ensaye.

Todos conocemos los materiales cerámicos pues convivimos con ellos diariamente como cuando usamos una taza al tomar café. Sin embargo existen otro tipo de cerámicos a los cuales se les dan aplicaciones eléctricas o electrónicas muy importantes y para ello es necesario tener bien claro que pasa con el material a nivel micro para saber el efecto macro que presentarán. Física pura que requiere de la química para materializarse.

Hace poco platicaba con Gamar sobre lo que hacía en el doctorado y como sé que él de alguna manera también está metido en estos temas, me dieron ganas de escribir esta entrada. Empezaré por decir que ahora me dedico a varias cosas para lograr mi objetivo final que es construír un aislador para alta tensión, pero involucra en el camino crear un cerámico en polvo con propiedades eléctricas adecuadas para aplicarlo al aislamiento eléctrico.

El proceso para crear ese polvo es otra historia, pero básicamente es juntar materiales precursores y mediante un tratamiento térmico (una horneada, como si fuera un pastel) se obtiene el producto final: un material cerámico con propiedades eléctricas a capricho del experimentador.

Pero empezaré la historia cuando ese polvo ya se tiene en un recipiente en las cantidades adecuadas, junto con el óxido dopante que le dará las características deseadas. ¿Y cómo se sabe si funcionará? bien, pues hay que medir su comportamiento ¿pero cómo se le puede medir algo al polvo? bueno, lo importante es que el polvo esté junto y que se pueda meter a algun aparato de análisis. Pero si sólo lo junto sucede que habrá mucho polvo, pero también aire, humedad, pelusas y/o otro factor externo que le meterá ruido a la medición. Cierto, por eso hay que hacerlo de una manera adecuada: hay que encapsularlo.

Cuando se tiene el polvo listo en cantidades adecuadas se tiene que mezclar mecánicamente hasta que la muestra sea homogénea, si ya se hizo eso, empieza el proceso:


El polvo hay que compactarlo pues, como dijimos, lo debemos tener junto para que realmente veamos como es su comportamiento, para ello utilizo un "dado" o molde para hacer pastillas que debe ser de acero o un metal duro pues ahí lo vamos a comprimir, ¡si que lo vamos a comprimir!. Este molde consta de una base cilíndrica plana, una tapa con un orificio cilíndrico enmedio y un "pistón" que entra y sale de el.


Una cantidad adecuada de polvo se introduce al orificio del molde mediante el uso de una espátula:


... y luego se le coloca cuidadosamente el pistón para encerrarlo en el molde. Hecho esto se mete a una prensa...


... y se comprime. Esto hay que hacerlo con mucho cuidado, a la presión adecuada y además durante el tiempo adecuado pues si no la ahora pastilla de polvo, se puede romper y hay que volver a hacer este proceso:



Como pueden ver, no siempre salen las pastillas a la primera, se pueden romper como en mi caso, afortunadamente puedo machacarlas e intentar otra vez:


Despues de intentar más de una vez, las pastillas salen bien, en este caso necesitaba hacer 4. Como nota debo decir que me da mucho gusto cuando salen enteras. Quizá no es agradable que diga que se me despierta el instinto materno, pero es que es verdad, cuando una de esas cositas blancas sale bien del molde, las cuido como si fueran de mi propia sangre :)


Luego hay que meter tanto a las pastillas como al resto del polvo a "sinterizar" (hornear, para los amigos) esto se hace a mucho más de 1000°C y puede ser durante una o más horas:


Al final cambian un poco su color. Los polvos se encuentran en un crisol de platino y las pastillas en una cama de alúmina sobre un trozo de alúmina. Ambos, platino y alumina, son materiales que se ocupan como receptáculos cuando uno quiere tratar algún material a varios cientos de °C por su elevada resistencia al calor.


Bien, bien. Ya tengo las pastillas, ahora ¿como voy saber que propiedades eléctricas tuvieron?, bien, pues vamos a construirles un pequeño sistema de electrodos para hacer pasar corriente a través de ellas y dependiendo de como reaccionen "al calambre" (como diría el buen Víctor) es lo que nosotros vamos a saber de ellas. (Ignoren ese letrero de "no mover porfavor" era para otra cosa pero lo usé como fondo para la foto):


Bueno, aquí empieza el proceso de los electrodos, como esta entrada la hice con fotos de un día, y luego con fotos de otro día, espero que pueda darme a explicar en la secuencia. Para colocar adecuadamente un electrodo (o terminal conductora, alambre, pues) hay que hacer contacto eléctrico entre el material que quiero estudiar (en este caso mi cerámico) y el alambre que le hará pasar corriente a través suyo.

Para ello me debo asegurar que las superficies de la pastilla tengan la misma rugosidad así que se les hace pasar cudiadosamente una lija no muy gruesa (400-600) por su superficie para uniformizar su textura. Posteriormente, hay que hacerles un depósito de metal que penetre un poquito en el cerámico, eso se hace evaporando metal sobre la superficie pero de manera violenta para que algunos átomos metálicos se incrusten en la superficie. Para ello se "enmascara" el área de la pastilla que no interesa y se deja a la vista la zona que se va a ocupar para el contacto eléctrico. En este caso yo utilicé los centros de unos cd's para cubrir la pastilla por ambos lados. Esa de ahí es una pastilla que me dio mi asesor para analizarla, y era mas grande y estaba rota de las orillas y la parte rota no sirve, así que me sirvió cubrir lo que no quería, y así las mando a que les depositen oro, al final el sanwich queda doradito también:




Le quito la máscara y pueden ver como queda marcado el circulito en donde si cayó oro. Posteriormente con un pincel cubro con tintura de plata esa zona y espero a que seque. Hago lo mismo del otro lado.

Luego hago una especie de pinza con alambre y atrapo delicada pero firmemente a la pastilla justo sobre las zonas de contacto.

Tomo más tintura de plata y hago una "soldadura" frágil, pero al fin sirve para que hagan contacto la superficie con el alambre (estoy ocupando una base circular de acrílico para pintar con plata pero no tiene nada que ver con la pastilla, es solo mi superficie de trabajo):




Cuando esto ha secado es hora de ayudarle al dispositivo a que se mantenga así dandole una resistencia mayor al manipuleo y también proporcionándole un aislamiento eléctrico. Esto se logra con resina "grado eléctrico" que sirve precisamente para este tipo de aislamientos. La resina viene en dos partes: la resina en si, y su endurecedor. Mezclándolas en partes adecuadas al final uno obtiene una pasta con que se cubre la pastilla, se espera unas horas y queda seca.



Esta en particular al mezclarse adquiere un tono gris. Con una varilla de vidrio cubro mi dispositivo, cuidando de no mover ni tantito los alambres pues podría meterse resina entre este y la superficie y adiós contacto eléctrico.


De Alemania proviene este sistema escurridor-secador de pastillas cerámicas recubiertas el cual es bastante efectivo para estos menesteres. Si parece un vaso térmico recortado es pura coincidencia :)


Cuando se seca después de varias horas, hay que hacer lo mismo para darle otra capa de resina ya que la primera se escurre un poco aunque uno lo quiera evitar (de hecho queda la resina con una forma de gota en la orilla porque inevitablemente se escurre).


Hecho esto, solo queda esperar a que seque la nueva capa de resina y cortar cuidadosamente con unas pinzas la curvatura del alambre para dejar libres las dos patitas o terminales eléctricas del sistema, que ya así presentado se conoce mejor como "capacitor":


Pues si, lo que hago ahora son capacitores y la función de estas componentes, que constan de electrodos conductores con un material no conductor enmedio (en este caso el cerámico, que a decir verdad es semi-conductor), es acumular carga eléctrica entre ellos, mucho más que si no hubiera el material cerámico colocado entre ambos electrodos. Los capacitores sirven para muchas cosas, por ejemplo, en los teclados de las computadoras hay capacitores con carga almacenada, y cuando uno teclea alguna letra permitimos que se establezca el contacto eléctrico y que esa carga circule enviando así la señar de la letra o instrucción que tecleamos, para eso sirven los capacitores y para muchas otras cosas más.

Y aquí es donde les diría yo a los ingenieros: "pues ahí les dejo yo el capacitor, yo ya cumplí, a ver que se les ocurre hacer con el" :) (no es cierto, si tengo algo que hacer con el pero eso se los platicaré en alguna otra entrada).

¡Muchos saludos, abrazos y besos y hasta pronto!

12 comentarios:

angel lago villar dijo...

Lo que yo digo:" Tengo una amiga mexicana que es una sabia"

Víctor dijo...

Myriam, gracias por contarnos con todo detalle tu quehacer diario, es muy interesante. Tus jefes deben estar muy contentos de contar contigo.. con lo minuciosa y perseverante que eres, será difícil que te falle un experimento por algún error en la ejecución técnica.

Creo que, en tu ámbito de trabajo la ciencia base se encuentra muy próxima a la aplicación técnica. Si das con un buen material aislante, el paso a las torres de alta tensión podría ser muy rápido.

Y además, se trata de una cuestión particularmente vigente hoy en día. Con la necesidad que existe de ahorro energético (al menos en los países sin petróleo), cualquier avance técnico que evite las pérdidas de electricidad será muy apreciado.

Me ha llamado la atención (aunque me parece perfectamente lógico) que tengas que pedir que te pongan el oro en las piezas, y no lo puedas hacer tú misma... imagino que el oro estará bien protegido ¿verdad?

Un abrazo

RobertoV dijo...

Myriam,
Welcome to the experimental physics!

Algunos comentarios sobre lo tuyo:

1) Creo que la ciencia más importante es la enología, no creo que se pueda lograr una avance en cualquier otra sin una buena copa de un estupendo vino.

2) Tu dices que la química es "ciencia y feeling" para mí sería "ciencia y cooking".

3) ¿El cerámico es titanato de bario o lo que decía el frasco de precipitados es sólo para confundir a los espías?

4) Hace mucho tiempo, estaba tratando de hacer un arreglo de capacitores que trabajasen a alta tensión (15-20 kV) y pudieran liberar un pulso de alta corriente (10 kA) y frecuencia (Mhz), el arreglo debía ser, además, lo más chico posible. Los capacitores con titanato de bario parecían ser los ideales, pero ....
el cerámico de aquella época no era bueno, pues a las pocas descargas el dieléctrico se "pinchaba" y adiós banco!
Estos capacitores que tu haces, ¿los han probado en régimen pulsado?

5) Con razón tiene problemas de vacío usando mangueras atornilladas!! Salvo que trabajes a décimas de atmósfera, las mangueras no funcionan! Nunca podrás ser mimosa apretando tornillos a la bomba de vacío!

Saludos.

Myriam dijo...

Angel: lo dices porque me tienes cariño pero nada de eso, trato de trabajar duro para sacar resultados, pero de sabia, sólo la sabiduría que me ha dado la vida jejeje.

Te mando muchos besos.

Myriam dijo...

Victorcito, hago mi mejor esfuerzo pero no sé que tanto se sientan satisfechos de mi mis asesores. De repente pierdo la noción de como podría ser la percepción de ellos hacia lo que hago y a veces pienso que no hago mucho, otras pienso que trabajo mucho... no sé. Lo que si sé es que, no sé como le voy a hacer, por voy a obtener algo, TENGO que obtener algo pues ya sólo me queda un año de trabajo y en febrero ya tengo que enviar la propuesta para un congreso y debo ya de amarrar algo para publicar, si no no me voy a poder graduar de Dra.

La verdad es que ya he empezado a sentir la presión y supongo que todo el proximo año será así, pero tampoco entraré en pánico y mejor me pondré a hacer lo que debo de hacer.

Respecto a lo del oro, es más bien por cuidado del equipo, no tanto por el oro en sí. Por ejemplo, allá en mi otro Instituto yo misma se lo depositaba, pero acá hay una encargada que lo hace para que no todo mundo le meta mano al equipo y se descomponga. Cada lugar tiene sus propios lineamientos para cuidar los aparatos de uso común.

Y me agradó mucho mostrarles a que dedico mis tiempo, para que veas que no todo son fiestas en mi vida jajaja, pero aun haciendo eso me la paso bien :) la verdad es que es divertido y es un suspenso grande el saber si todo lo que uno hace al final va a funcionar.

Un abrazote mi querido amiguis.

Myriam dijo...

Victorcito, hago mi mejor esfuerzo pero no sé que tanto se sientan satisfechos de mi mis asesores. De repente pierdo la noción de como podría ser la percepción de ellos hacia lo que hago y a veces pienso que no hago mucho, otras pienso que trabajo mucho... no sé. Lo que si sé es que, no sé como le voy a hacer, por voy a obtener algo, TENGO que obtener algo pues ya sólo me queda un año de trabajo y en febrero ya tengo que enviar la propuesta para un congreso y debo ya de amarrar algo para publicar, si no no me voy a poder graduar de Dra.

La verdad es que ya he empezado a sentir la presión y supongo que todo el proximo año será así, pero tampoco entraré en pánico y mejor me pondré a hacer lo que debo de hacer.

Respecto a lo del oro, es más bien por cuidado del equipo, no tanto por el oro en sí. Por ejemplo, allá en mi otro Instituto yo misma se lo depositaba, pero acá hay una encargada que lo hace para que no todo mundo le meta mano al equipo y se descomponga. Cada lugar tiene sus propios lineamientos para cuidar los aparatos de uso común.

Y me agradó mucho mostrarles a que dedico mis tiempo, para que veas que no todo son fiestas en mi vida jajaja, pero aun haciendo eso me la paso bien :) la verdad es que es divertido y es un suspenso grande el saber si todo lo que uno hace al final va a funcionar.

Un abrazote mi querido amiguis.

Myriam dijo...

RobertoV: ¡Tienes razón! que sería de tanto trabajo si no lo pudiéramos luego platicar con nuestros colegas con una buena copa de vino (o una cervecita para los que no somos tan refinados).

Te cuento que este lunes mi grupo de trabajo tuvo su tradicional "comida de fin de año" y nos fuimos a comer comida Argentina, ¿como ves? y no faltó el buen vino tinto, que casualmente era Español, además había salsas picantes mexicanas y tequila para acompañar... todo un híbrido gastronómico :)

También es cierto eso del "cooking" en la química pues a veces eso es lo que se hace, seguir la receta y ponerle un poco de "feeling" para saber cuando ya "esa partícula (en lugar del arróz) ya se coció".

Bueno, pues te cuento que mis capacitores solo los he probado a baja tensión y a una AC no mayor 100 kHz, sin embargo lo que si he probado a tensiones que simulan impulsos de rayo son los aisladores de silicón a los que les agrego ese cerámico como relleno en forma de polvo de tamaño nano y micrométrico.

Si es titanato de bario el que uso, es un material caro para aplicaciones a gran escala. Lo uso tanto directo del fabricante como también lo he hecho yo misma en base a otros cerámicos precursores. No creo que haya probelma decirlo pues aunque no hay muchos trabajando en eso, tampoco estoy diciendo ampliamente como lo utilizo.Lo que estoy haciendo son pruebas de dopaje con otros elementos para mejorar sus permitividad relativa sin afectar grandemente su conductividad y eso se lo aplico al aislador, es lo quue llamamos "un material compósito"

¡Jajajajaja! :) bueno Vieytes, mi trabajo tampoco consiste en "plasmear" algo o colisionar electrones acelerados jejeje, lo único que requiero es sacarle el aire a mis silicones cuando se encuentran aún líquidos y una modesta bomba conectada a una manguera bien sellada me es suficiente :) de todos modos se sobrecalienta y tengo que tomarlo en cuenta, pero no, mi experimento no requiere de esas mínimas atmósferas, jajaja, en una de esas volatilizo mi material y adiós silicones jejeje, te cuento que mi material parece "ebullir" cuando disminuye la presión, es decir, se le sale el aire pero uno juraría que está hirviendo por las burbujas que se emergen a su superficie, aunque esté a 20°C.

Y, si soy mimosa con mi bomba de vacío, la cuido y trato de mantenerla en buen estado :) claro, mimosa a décimas de atmósfera pero mimosa al fin jejeje.

Abrazos!

Víctor dijo...

Si yo tuviera que manejar oro, creo que se me pegaría a las manos...

Oye Myriam, todo eso que cuentas suena muy peligroso. Haz el favor de no acercarte a ningún chisme que tenga más de 6 voltios, por lo que más quieras... :-)

Myriam dijo...

Jejeje :) pues en realidad es una plaquita bien delgada que ni oro parece, después de un rato de uso, a ver si un día que me pueda meter a ese lugar le tomo una foto para mostrárselas.

Te haré caso Víctor, ¡y a mi que de chica hasta me gustaba poner la lengua en las pilas cuadradas de 9V! jajaja :)

Roberto dijo...

Es increíble pero cierto: una damita tan bonita y tan sabia haciendo cosas tan importantes y tan extraordinariamente significativas.

:)

Myriam dijo...

¡Jajajaja! Roberto, tanto halago y tanta extraordinariez me sonó a broma pero, está bien, por lo menos me hiciste sonreir :) :)

No te mando uno sino muchos abrazos.

Gamar dijo...

Muy interesante el proceso.
Con otros fines y otros materiales hice varias veces proceso similares.
En alimentos se usan algunos métodos de conservación sin agregado de químicos. Mi trabajo final de la materia Tecnología de alimentos 3 fue sobre producción de jugo de naranja.
Con el jugo hacíamos una concentración controlada en un rotoevaporador. Para conservar las características organolépticas se evaporaba el agua en el jugo a menos de 60ºC aplicándole vacío con una bomba, que al parecer suele dar los mismos problemas en todos lados . Yo renegaba con las mangueras que se estrangulaban, porque evidentemente no eran las adecuadas.
También hice liofilización, que es un proceso similar pero a bajas temperaturas con aplicación de vacío.
Y lo más importante es que la tesis final de la carrera la hice sobre producción artesanal de cerveza y hasta el día de hoy sigo produciendo, experimentando nuevos sabores y procesos y, por supuesto, tomarla.
Besos y gracias por la dedicación.

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