Materiales híbridos orgánicos-inorgánicos basados en polímeros conductores y nanoestructuras con distintas funcionalidades - Lanús Méndez Elizalde, Matías (2022)
Los materiales compuestos basados en polímeros conductores con nanoestructuras inorgánicas (materiales híbridos orgánico – inorgánicos) resultan de gran interés debido a que combinan propiedades físicas y químicas de los materiales constituyentes en un único material multifuncional. A su vez, son atractivos dado que la interacción entre las partes constituyentes puede afectar las propiedades originales e incluso introducir nuevas propiedades (mecánicas, magnéticas, eléctricas, termoeléctricas y electrónicas, entre otras). En esta tesis doctoral, en particular, se llevó a cabo un estudio sobre materiales compuestos basados en nanopartículas magnéticas (NPM), principalmente ferritas de hierro y cobalto, y el polímero conductor poli-(3,4- etilendioxitiofeno) (PEDOT). En primer lugar, se prepararon las NPM por el método de la coprecipitación en medio alcalino, el polímero conductor mediante polimerización oxidativa y los materiales compuestos por polimerización in situ. Se exploraron distintas condiciones de síntesis con el fin de evaluar en profundidad el efecto de las variables de síntesis en las propiedades finales obtenidas en los materiales. Para ello, se caracterizó su composición, morfología, estructura y propiedades magnéticas y eléctricas. Se hizo énfasis en el estudio de la dependencia de las propiedades magnéticas y eléctricas con la composición y el tamaño de las NPM, la proporción y composición del polímero en los materiales compuestos. Se obtuvieron materiales con buenas propiedades magnéticas y eléctricas modulables desde la síntesis. Se estudiaron las interacciones entre materiales constituyentes y se evidenció que en el material compuesto existen interacciones entre las NPM, a su vez entre éstas y el polímero conductor. Se determinó que es posible controlar desde la síntesis la intensidad de la interacción magnética entre NPM en la matriz polimérica lo que permite modular las propiedades magnéticas. Por otro lado, la conductividad eléctrica de los materiales compuestos disminuye principalmente por la presencia de NPM no conductoras, que a la vez pueden dar lugar modificaciones en el dopaje local del PEDOT y en el largo de su conjugación electrónica Finalmente, se estudió el efecto del campo magnético externo en la resistencia eléctrica del material. Se encontró que la proporción, composición y tamaño de las NPM dominan la magnetorresistencia reversible del material compuesto.