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ES1273099U - Producto ceramico - Google Patents

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ES1273099U
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magnetic
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ferromagnetic
ceramic
magnetic field
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Perez Ana Belén Berenguer
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Abstract

Producto cerámico caracterizado por comprender - una mezcla de pasta cerámica, y - un componente ferromagnético o ferrimagnético (1), de tal manera que el producto cerámico una vez sinterizado puede ser atraído por un campo magnético de un imán.

Description

DESCRIPCIÓN
PRODUCTO CERÁMICO
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un producto cerámico.
El objeto de la presente invención recae en un producto cerámico, es decir un producto cerámico manufacturado, de materia sólida, inorgánico, no metálico, conformado en frio y consolidado en calor, que se distingue por consistir en cualquier objeto hecho de un material cerámico que está compuesto por una mezcla de pasta cerámica, tal como un compuesto generalmente de arcillas (material plástico), fundentes y desgrasantes, y un componente ferromagnético o ferrimagnético que posee una magnetización espontánea que proviene del resultado de un fuerte acoplamiento de los espines) cuyos momentos magnéticos de todos sus dominios magnéticos han sido preferentemente alineados mediante la aplicación de un campo magnético, externo tras la sinterización del producto, de tal como que se configura como un material que, además de poder ser atraído por un campo magnético, se comporta también como un imán ya que genera su propio campo magnético.
CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector de la industria dedicada a la fabricación de materiales y productos, centrándose particularmente en el ámbito de la cerámica y al mismo tiempo, el de los imanes y materiales con propiedades magnéticas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Como referencia al estado de la técnica, cabe señalar que se conocen algunos materiales que se aproximan al objeto de la invención.
Así, por ejemplo, por el diseñador holandés Jolan van derWiel se conoce que crea esculturas de cerámica inusuales utilizando las propiedades conflictivas de la arcilla metálica y el magnetismo.
El procedimiento que usa es mezclar arcilla con polvo metálico que luego lo transfiere a una boquilla similar a la que usan los pasteleros, va depositando capa tras capa en forma aditiva que luego con la ayuda de un campo magnético circundante que provoca las tensiones necesarias para formar estas esculturas que se asemejan a los castillos de arena.
Otro artista neoyorquino escultórico en cerámica, llamado Sabri Ben-Achour explica que utiliza electrodos cargados, uno adherido a una base de cerámica y el otro adherido a una pieza de chatarra, ambos sumergidos en uno de los varios tipos de baños químicos tal que la corriente arranca los átomos de metal de la chatarra y los vuelve a depositar en la cerámica, formando formaciones de cristales.
Sin embargo, en el procedimiento de elaboración en cerámica en estos dos artistas, la causa física del magnetismo en la pasta cerámica es por corriente eléctrica, que puede situarse en la parte superior o inferior y siempre en contacto con la pieza y una corriente eléctrica y a una distancia que les permita ir realizando o esculpiendo la pieza.
Se conocen asimismo fluidos magnéticos o ferrofluidos. En este caso, son líquidos que contienen partículas ferromagnéticas muy pequeñas. Las nanopartículas típicamente son del orden de 10 nm. Esto es lo suficientemente pequeño para que la agitación térmica las distribuya uniformemente dentro del fluido portador, así como para contribuir a la respuesta magnética general del fluido. Estos fluidos son útiles en dispositivos donde requiera una disipación de energía controlada como son los amortiguadores, frenos, embragues, etc.
Por otra parte, por la patente JP5322831B2., referida a un recipiente de cocina por inducción,“Inductionheatingcookef’ que divulga un recipiente de cocción de cerámica, tal como una olla de barro, utilizado en una cocina de calentamiento por inducción electromagnética. Se trata de olla de barro que se fabrica con una capa conductora o una película delgada de metal depositada en el fondo o en la base del recipiente, además de recubrirse con un esmalte de bajo coeficiente de dilatación. Concretamente, la composición de la pasta es: petalita del 50% al 65%, arcilla del 30% al 40% y sílice del 0% al 10%. El coeficiente de expansión lineal del cuerpo principal es del 0,06% al 0,15% Y la porosidad aparente del cuerpo del recipiente es del 16% al 24%.
Se conoce asimismo la existencia de Pintura magnética para pintar paredes u otras superficies, en las que luego se podrán colocar todo tipo de objetos imantados.
La pintura magnética o pintura imantada está compuesta por pequeñas partículas de hierro que son las encargadas de ofrecer sus peculiares propiedades magnéticas.
Finalmente, se conoce también un producto cosmético, comercializado como peloterapia o baño de desintoxicación natural, consistente en enviromedica arcilla magnética con polvo de arcilla de bentonita de sodio y calcio y sal rosa del Himalaya para la desintoxicación de metales pesados y toxinas ambientales.
Sin embargo, al menos por parte del solicitante, se desconoce la existencia de ningún producto cerámico o invención similar que presente unas características técnicas y constitutivas iguales o semejantes a las que presenta el que aquí se reivindica.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
El producto cerámico que la invención propone se configura como un material cerámico compuesto por una mezcla de pasta cerámica y un componente ferromagnético o ferrimagnético que puede ser atraído por un campo magnético de un imán.
En una realización preferente, el componente ferromagnético o ferrimagnético presenta los dominios magnéticos alineados, tal que, además de ser atraído por un campo magnético, se comporta también como un imán generando su propio campo magnético.
El magnetismo, la capacidad de atraer o repeler algún otro material metálico o imantado, se produce en todos los materiales en cierta medida según su disposición particular de los átomos, es decir por su estructura cristalina de espinela inversa. El grado de ocurrencia puede ser descrito en cinco clases llamadas diamagnetismo, paramagnetismo, ferrimagnetismo, ferromagnetismo y anti-ferromagnetismo. El magnetismo es un resultado de la alineación de regiones muy pequeñas en el material llamado "dominios magnéticos” o "momentos magnéticos” en el material. El ferrimagnetismo y ferromagnetismo suelen ser lo suficientemente fuertes como para ser percibidos como imanes. Los otros tres son débiles y detectables con instrumentos científicos sofisticados.
Según la dirección de los momentos magnéticos podemos diferenciar entre un material ferrimagnético o ferromagnético.
El ferrimagnetismo es un fenómeno físico en el que se produce ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos de modo que no todos los momentos magnéticos de una muestra están alineados en la misma dirección y sentido. Algunos de ellos están orientados en sentidos opuestos y se anulan entre sí. Sin embargo, estos momentos magnéticos no consiguen anular por completo la magnetización. Esto se debe a que algunos materiales cerámicos poseen átomos o iones con momentos magnéticos diferentes y cuando estos momentos magnéticos se alinean de forma antiparalela, se produce un momento magnético neto en una dirección.
Sin embargo, el ferromagnetismo es un fenómeno físico en el que se produce ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos de modo que todos los momentos magnéticos de una muestra están alineados en la misma dirección y sentido.
La implicación es que los campos magnéticos más fuertes pueden ser generados con un material ferromagnético que con un ferrimagnético.
En el esquema representativo de la figura 1 de un material ferromagnético (1) se observan pequeñas zonas delimitadas con las llamadas paredes de Bloch que tienen momentos magnéticos (2), a estas zonas se las llama dominios magnéticos (3).
Los momentos magnéticos de los dominios están orientados de forma aleatoria, por lo que algunos van cancelándose entre sí, pero otros, bajo la influencia de un campo magnético externo, los dominios magnéticos tienden a alinearse con las líneas de fuerza de dicho campo.
Los materiales ferromagnéticos o ferrimagnéticos que presentan campo magnético propio tienen como una característica general que son sólidos en los que el esqueleto está formado por iones oxido en empaquetamiento compacto, o bien cubico o bien hexagonal. Dichas asociaciones de oxígenos delimitan los sitios cristalográficos Tetraédricos (4 oxígenos) y octaédricos (6 oxígenos), en donde se sitúan los iones metálicos. Los oxígenos pueden sufrir desplazamientos ligeros en el empaquetamiento compacto por la presencia de los cationes. En todos los casos estructurales figura al menos un átomo portador de momento magnético, es decir, Fe de momento magnético efectivo, si además el metal M presenta también estructura electrónica incompleta (transición o lantánido) la contribución magnética suplementaria puede dar lugar a fenómenos de tipo cooperativo (ferromagnetismo, ferrimagnetismo, antiferromagnetismo etc...)
El problema de un producto cerámico con un componente magnético es la su característica habilidad magnética se pierde por culpa de la temperatura al que se somete durante su proceso de sinterización.
Se conoce como el punto de Curie o temperatura de Curie de un material magnético la temperatura por encima de la cual el material magnético pierde su característica habilidad magnética. Las más altas temperaturas de Curie se obtienen con materiales ferromagnéticos, que son generalmente metales o aleaciones de metales, en lugar de materiales ferrimagnéticos.
Cada material magnético tiene una temperatura de Curie diferente debido a sus diferentes estructuras atómicas, pero la temperatura de Curie promedio es de aproximadamente de 600 a 800°C. Por ejemplo, el níquel tiene una temperatura de Curie de 676 ° C, la del hierro es 770°C y para el cobalto es 1.121°, que es uno de los puntos de Curie más altos.
A temperaturas por debajo de este punto, los dominios magnéticos permanecen alineados o parcialmente alineados. Conforme aumenta la temperatura las moléculas aumentan la amplitud y también la fuerza de sus vibraciones, esto provoca el desordenamiento de la alineación de dominios anteriormente explicado.
Por encima del punto de Curie existe una desmagnetización donde el material ferromagnético se convierte en puramente paramagnético, es decir no solamente perderá su magnetismo, sino que dejará de ser atraído por otros campos magnéticos.
Para devolver, aunque sea parcialmente, su característica habilidad ferromagnética, el componente ferromagnético debe ser afectado por un campo magnético externo para volver a alinear los momentos magnéticos de los dominios que han sido desordenados con el proceso de sinterización donde se ha llegado a una temperatura por encima de la temperatura de Curie.
Es por ello que, en una realización preferente el producto cerámico que la presente invención propone es un producto que comprende:
• un material cerámico compuesto por una mezcla de pasta cerámica, y
• un componente ferromagnético o ferrimagnético cuyos momentos magnéticos en los dominios magnéticos están todos alineados
De tal manera que el producto cerámico, una vez sinterizado, además de ser atraído por un campo magnético, se comporta también como un imán generando su propio campo magnético.
Para ello, preferentemente los momentos magnéticos de los dominios magnéticos del componente ferromagnético o ferrimagnético han sido alineados mediante la aplicación de un campo magnético externo tras la sinterización del producto cerámico atrayendo a otros imanes y metales. Y además la presente invención comprende la adición de un material ferromagnético o ferrimagnético al material cerámico, que sin necesidad de que sus momentos estén alineados, se comporta como soporte cerámico con características magnéticas, en la que atraerá a otros imanes o campos propios magnéticos y no a metales.
Por otra parte, cabe señalar que el componente ferromagnéticoo ferrimagnético preferentemente estar comprendido en la pasta cerámica o en la capa de acabado del producto cerámico tal como en la capa de vidriado.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, unas figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:
La figura número 1.- Muestra una representación de los dominios y momentos magnéticos del material ferromagnéticoo ferrimagnético dispuestos de modo aleatorio, en referencia a lo que se ha expuesto en la explicación del apartado anterior; y
la figura número 2.- Muestra una representación de los dominios y momentos magnéticos del material ferromagnético o ferrimagnético que comprende el producto cerámico, según la invención, apreciándose la alineación de los mismos tras la aplicación del campo magnético externo.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de las mencionadas figuras y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas la alineación que se produce en los momentos magnéticos (2) de los dominios (3) magnéticos del componente ferromagnético o ferrimagnético (1) que comprende el producto cerámico objeto de la invención tras la aplicación de un campo magnético externo para evitar la posición aleatoria de los mismos tras la sinterización del producto cerámico.
En concreto, el producto cerámico objeto de la invención (que no se ha representado) y que puede consistir en cualquier objeto, comprende una mezcla de pasta cerámica y un componente ferromagnético o ferrimagnético (1) de tal manera que el producto cerámico una vez sinterizado puede ser atraído por un campo magnético de un imán.
En una realización preferente, como se aprecia en la figura 2, el componente ferromagnético o ferrimagnético (1) tiene los momentos (2) de los dominios (3) magnéticos alineados de tal manera que el producto cerámico se comporta como un imán generando su propio campo magnético.
La alineación de los momentos (2) de todos los dominios (3) magnéticos ha sido realizada preferentemente mediante la aplicación de un campo magnético externo tras la sinterización del producto cerámico.
En la figura 1 se aprecia la posición aleatoria de dichos momentos magnéticos (2) de los dominios (3) del componenteferromagnéticoo ferrimagnético (1) tras la sinterización del material, mientras que en la figura 2 se aprecia la alineación de todos ellos en una misma dirección conseguida mediante la aplicación del campo magnético externo posteriormente a dicha sinterización.
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan.

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1.-Producto cerámico caracterizado por comprender
• una mezcla de pasta cerámica, y
• un componente ferromagnético o ferrimagnético (1),
de tal manera que el producto cerámico una vez sinterizado puede ser atraído por un campo magnético de un imán.
2. - Producto cerámico, según la reivindicación 1, caracterizado porque el componente ferromagnético o ferrimagnético (1) tiene los momentos (2) de los dominios (3) magnéticos alineados de tal manera que el producto cerámico se comporta como un imán generando su propio campo magnético.
3. - Producto cerámico, según la reivindicación 2, caracterizado porque los momentos (2) de los dominios (3) magnéticos del componente ferromagnético o ferrimagnético (1) han sido alineados mediante la aplicación de un campo magnético externo tras la sinterización del producto cerámico.
4. - Producto cerámico, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el componente ferromagnético o ferrimagnético (1) está comprendido en la pasta cerámica
5. - Producto cerámico, según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque el componente ferromagnético o ferrimagnético (1) está comprendido en una capa de acabado del producto cerámico.
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