Nano filamentos de carbono, sus tratamientos superficiales y su aplicación en materiales compuestos de matriz polimérica

Resumen

En el presente trabajo se ha realizado una amplia caracterización de diferentes tipos de nanofilamentos de carbono, se han llevado a cabo una serie de tratamientos superficiales y por último, se han utilizado dichos nanofilamentos para sintetizar materiales compuestos de matriz polimérica, tanto termoestable como termoplástica, con propiedades eléctricas y mecánicas mejoradas.En primer lugar, se ha llevado a cabo una amplia revisión bibliográfica de los siguientes aspectos:- Producción de nanofilamentos de carbono, tanto nanofibras como nanotubos. Análisis de los diferentes métodos de síntesis (sustrato, catalizador flotante, arco eléctrico¿) e influencia de las diferentes variables de producción en la estructura y propiedades de los nanofilamentos formados.- Estudio de la química superficial del carbón y de las modificaciones superficiales a las que pueden ser sometidos los nanofilamentos de carbono.- Aplicación de los nanofilamentos de carbono como nanocarga en matrices poliméricas, tanto termoplásticas como termoestables. Métodos de procesado, y propiedades eléctricas y mecánicas resultantes.En cuanto al trabajo experimental, se ha hecho especial hincapié en estudiar y comprender la estructura de los diferentes tipos de nanofilamentos de carbono presentes en el mercado. Cabe destacar el gran esfuerzo realizado en técnicas de microscopía electrónica, con las cuales se ha llegado a determinar la morfología real (hasta ahora desconocida) del tipo de nanofilamentos de carbono conocido como stacked-cup.Por otra parte, se han realizado diversos tratamientos superficiales a varios tipos de nanofilamentos de carbono comerciales y se ha estudiado su efecto sobre su estructura y sobre su química superficial. Se han llevado a cabo tratamientos térmicos en diferentes atmósferas, tratamientos con ácidos inorgánicos en fase líquida, activaciones químicas con NaOH y KOH y grafitizaciones a temperaturas elevadas.Por último, se ha estudiado a fondo la aplicación de estos nanofilamentos en matrices poliméricas termoplásticas y termoestables. Para ello, se han comparado diversos nanofilamentos comerciales y se ha analizado el comportamiento de variables como la relación de aspecto o la dispersión en las propiedades finales de los composites (propiedades eléctricas y mecánicas). Para realizar este estudio ha sido necesario idear y desarrollar una serie de técnicas de caracterización para este tipo de materiales compuestos.