1. Repositorio Institucional del Tecnológico Nacional de México (RI - TecNM)
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7. Doctorado en Ciencias en Materiales

Title:	FUNCIONALIZACIÓN QUÍMICA DE NANOREFUERZOS DE CARBONO 1D Y 2D Y SU EFECTO SOBRE PROPIEDADES TERMO-MECÁNICAS EN UNA RESINA EPÓXICA.
Authors:	Lopez Barroso, Juventino
Issue Date:	2018-06-01
Publisher:	Tecnológico Nacional de México
metadata.dc.publisher.tecnm:	Instituto Tecnológico de Ciudad Madero
Description:	Los materiales compuestos de alto rendimiento han incrementado sorprendentemente su producción, como resultado de la demanda intensiva. Sin embargo, en el caso de los compuestos poliméricos, muchos desafíos aún no han sido resueltos. Por ejemplo, la necesidad de materiales inteligentes con alta resistencia mecánica, capaz de dar señales de daño interno antes de un evento catastrófico podría evitar la pérdida de muchas horas de vuelo en el caso de los aviones. Por lo tanto, una respuesta a estas dificultades han sido los compuestos multifuncionales, un ejemplo de ellos podrían ser los materiales que exhiben un alto rendimiento mecánico y una alta respuesta de conductividad eléctrica que podría controlarse. Actualmente, con el descubrimiento de alótropos de carbono como los nanotubos de carbono (NTC), o el grafeno recientemente, los compuestos multifuncionales se han beneficiado de estos materiales de propiedades excepcionales. Por ejemplo, la creación de mejores interfases como resultado de su tamaño, mientras que al mismo tiempo se produce un cambio en su naturaleza eléctrica, pasando de un material aislante a conductor. En este sentido, nos sentimos motivados para sintetizar nanocompuestos multidimensionales que implican no solo nanoestructuras en un compuesto, sino también mezclas de dos nanoestructuras diferentes que dan como resultado los denominados nanocompuestos multidimensión. Primero, tanto los nanomateriales de carbono 1D como 2D se funcionalizaron y sintetizaron respectivamente. Para la funcionalización de los NTC, obtenidos de una marca comercial, se utilizó un método de dos pasos, que implica energía ultrasónica y de microondas en condiciones ácidas. Los refuerzos 2D se obtuvieron a través de la ruta química del grafeno. Brevemente, el grafito de alta orientación se oxidó a través del método modificado de Hummers y se exfolió por ondas ultrasónicas para obtener óxido de grafeno (OG), enseguida el OG se redujo químicamente mediante un agente amigable con el ambiente como lo es el ácido ascórbico. Los materiales 1D y 2D se caracterizaron por espectroscopias infrarrojas y Raman que revelaron diferencias estructurales con respecto a los grupos funcionales y la estructura grafítica presente, como resultado de la funcionalización (refuerzo 1D) y la síntesis (refuerzo 2D) de alótropos de carbono. La microscopía electrónica de transmisión (MET) completa la caracterización morfológica y Juventino López Barroso ITCM v estructural de las nanoestructuras de carbono 1D y 2D después de los diferentes pasos de las modificaciones. Los compuestos se sintetizaron con refuerzos de carbono 1D, 2D y sus mezclas. Con el afán de estudiar no solo la creación del efecto sinérgico mediante la adición de dos nanoestructuras simultáneamente en una resina epóxica, sino también en qué manera la presencia de grupos funcionales en las nanoestructuras de carbono impactó en las propiedades mecánicas, termo-mecánicas, eléctricas y térmicas de los compuestos basados en la resina epóxica. Por ejemplo, el nanocompuesto reforzado con la combinación que implica OG y nanotubos de carbono oxidados (ONTC) destacó en las dos pruebas mecánicas. Para la resistencia al impacto en la prueba Izod y el módulo de almacenamiento (E’) en el análisis mecánico dinámico (DMA), los nanocompuestos adquirieron mejoras de 109% y 127%, respectivamente. La microscopía electrónica de barrido (MEB) de la zona de fractura de los nanocompuestos muestra la transición del polímero frágil a uno tenaz, mediante la comparación de las superficies entre los nanocompuestos y la resina epóxica. Las imágenes de MET de los cortes ultradelgados de los nanocompuestos, auxiliaron en la dilucidación acerca de la formación de las nanoestructuras híbridas 3D en los nanocompuestos multidimensionales. Las espectroscopias infrarroja y Raman, revelaron la influencia de las nanoestructuras sobre las cadenas poliméricas al mostrar cambios en los espectros de los materiales. El análisis de dos puntas muestra el cambio de la naturaleza aislante de la resina epóxica en comparación del comportamiento semiconductor en el caso del nanocomposito donde se adicionaron en una alta concentración NTC y óxido de grafeno reducido (OGR). La conductividad térmica no mostró cambios significativos, pero contribuyó a evaluar la respuesta de los nanocompuestos cuando se agregaron nanoestructuras diferentes. Además, se utilizó el mapeo Raman para analizar la zona de fractura de nanocompuestos que evidencia cómo se distribuían las nanoestructuras en el polímero. En pocas palabras, los resultados de esta investigación mostraron el alto rendimiento de los nanocompuestos multidimensionales reforzados con nanoestructuras 1D y 2D. En consecuencia, se observó un efecto sinérgico como resultado de la creación de nanoestructuras híbridas 3D.
metadata.dc.type:	info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
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