Desarrollo de materiales compuestos de resinas epoxi para sensores capacitivos

Resumen

Los materiales de resina epoxi empleados como sensores capacitivos necesitan tener ciertas propiedades para poder conseguir su funcionalidad. Dichas propiedades son alta permitividad dieléctrica, bajas pérdidas dieléctricas, y alta rigidez dieléctrica; así como ser un material aislante. La estrategia tomada inicialmente en el proyecto, fue la incorporación de cargas de carbono. Dichas cargas, fueron grafeno y nanotubos. Éstas permitieron aumentar considerablemente la permitividad, pero dichos valores se obtenían en las cercanías de la formación de la red de percolación. Esto, conllevaba a tener altas pérdidas dieléctricas, baja rigidez dieléctrica, y el material pasaría a ser conductor. Por lo que se consideraron otras alternativas como la preparación de materiales híbridos con la inclusión de grafeno y cargas inorgánicas, como los titanatos. Estos son cargas con una elevada permitividad. La introducción de éstas en la matriz de resina aumentó cuatro veces el valor de la permitividad del blanco, y se obtuvieron medidas estables con bajas pérdidas. Además de tomaron decisiones como: < Modificación de grafeno y su posterior inclusión en materiales híbridos para evitar la formación de una red de percolación y mejorar la rigidez dieléctrica. < Incorporación de polímeros conductores para conseguir pequeños capacitores que mejoren la permitividad dieléctrica, y con las menores pérdidas dieléctricas. La preparación de materiales epoxi compuestos o mezclas poliméricas mediante las estrategias anteriores dieron resultados favorables en cuanto a permitividad dieléctrica y pérdidas dieléctricas en comparación con la resina epoxi pura. Además se hizo un estudio del curado y post-curado de los materiales cargados mediante monitorización en tiempo real de las propiedades dieléctricas, así como la evolución de algunos grupos reactivos que forman parte en las reacciones de entrecruzamiento de las resinas por espectroscopía de infrarrojo y espectroscopía Raman.