Mechanical and multifunctional properties of polymer composites based on nano-structures
- Herrera Ramírez, Luis Carlos
Université de défendre: Universidad Carlos III de Madrid
Fecha de defensa: 14 décembre 2017
- Miguel Ángel López Manchado President
- Silvia González Prolongo Secrétaire
- Cristina Valles Callizo Rapporteur
Type: Thèses
Résumé
El continuo desarrollo de industrias como la aeroespacial, del automóvil o de la energía, requiere una nueva generación de materiales compuestos poliméricos con nuevas características, como niveles deseados de conductividades térmicas y eléctricas, y que al mismo tiempo mantengan unos niveles de propiedades mecánicas adecuados para ser usados en aplicaciones estructurales. Un ejemplo de materiales compuestos poliméricos mejorados podrían ser los materiales compuestos híbridos de matriz polimérica reforzados con fibras, en los cuales la matriz polimérica está modificada con los refuerzos apropiados. En ésta tesis, como primera etapa en el desarrollo de los materiales anteriormente mencionados, se han analizado la modificación de un polímero termoplástico con tres refuerzos basados en carbono. Se han empleado nanoplaquetas de grafito y nanotubos de carbono para la preparación de materiales compuestos de matriz polipropileno. Ambos refuerzos proporcionaron ligeros aumentos de las propiedades mecánicas, mientras que la conductividad eléctrica de los materiales con nanotubos de carbono es comparable a la de materiales similares reportados en la literatura disponible. El tercer material es un novedoso refuerzo micrométrico basado en carbono, que ha sido empleado para el procesado de materiales compuestos de polipropileno. Éste refuerzo mejoró significativamente la estabilidad térmica del polipropileno al mismo tiempo que produjo mejoras más modestas en conductividad térmica y propiedades mecánicas. Con el objetivo de obtener materiales compuestos con las combinaciones deseadas de propiedades, se han obtenido materiales híbridos en estructuras de carbono por medio de un proceso de deposición química en fase vapor. Para ello se han empleado partículas cerámicas micro y nanométricas. En primer lugar se ha desarrollado un material híbrido compuesto por nanopartículas de alúmina y nanotubos de carbono, usado como refuerzo para una resina epoxi. Los materiales compuestos obtenidos presentaron mayores niveles de conductividad térmica y eléctrica mayores comparados con la matriz sin modificar, sin embargo su comportamiento mecánico era similar al de la resina. En segundo lugar se han obtenido microesferas de vidrio huecas con nanofibras de carbono sintetizadas en su superficie. Éste material se ha usado como refuerzo de materiales compuestos con una resina uretano acrilato. Las principales características de los materiales desarrollados son su baja densidad y conductividad térmica y alta conductividad eléctrica, comparada con la resina pura.