Síntesis de nanocargas de base carbono y su aplicación al desarrollo de bio-nanocompuestos

• Autores: Morales Mendoza, Noé Javier
• Año de publicación: 2014
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Candal, Roberto Jorge; Rubiolo, Gerardo H.
• Materia: NANOTUBOS DE CARBONO; SOL-GEL; HERCINITA; NANOMATERIAL HIBRIDO; ALMIDON; POLIURETANO; ALCOHOL POLIVINILICO; CARBON NANOTUBES; SOL-GEL; HERCYNITE; HYBRID NANOMATERIAL; STARCH; POLYURETHANE; POLYVINYL ALCOHOL
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Muchos materiales convencionales, tales como metales, cerámicos ypolímeros no pueden cumplir con todos los requerimientos que las nuevastecnologías buscan para resolver los problemas más inmediatos del mundorelacionados con la energía y el ambiente. La combinación de dos ó más de estosmateriales en la nano-escala busca generar nuevos materiales compuestos conpropiedades inalcanzables desde sus constituyentes individuales. Las nanoestructuras de carbono han surgido como un material deconsiderable interés debido a su estructura única, alta estabilidad química y altarelación de superficie a volumen que le confieren valores extraordinarios apropiedades tales como conductividad eléctrica y térmica, resistencia y rigidezmecánica. Más aún, la superficie de las nanoestructuras de carbono puede cubrirseen la nano-escala con un compuesto inorgánico creando una nanoestructurahíbrida que adiciona nuevas propiedades a las ya mencionadas. Por lo tanto, esesperable transferir parte de estas propiedades excepcionales a los materialescompuestos de matriz polimérica conteniendo nanoestructuras de carbono y/onanoestructuras híbridas que las contengan. En este trabajo de Tesis, se desarrolló un proceso de síntesis en un solopaso por deposición química en fase vapor (CVD) de una nanoestructura híbrida,nanotubo de carbono (NTC)/hercinita (FeAl2O4), utilizando acetileno como fuentede carbono y un xerogel FeOx-AlOOH como catalizador. El desarrollo fueconsecuencia de un estudio sistemático sobre el efecto de las condiciones desíntesis del xerogel en el rendimiento de la preparación de NTC por CVD. Laspropiedades del híbrido son una asociación de ferromagnetismo con superparamagnetismo y su fácil dispersión en solventes próticos y apróticos. Conesta nanoestructura híbrida se fabricaron por colada compuestos de matrizalmidón ó de poliuretano termoplástico (TPU) en forma de películas y porelectrohilado compuestos de matriz de alcohol polivinílico (PVA) más almidón enforma de nanofibras. Las aplicaciones tecnológicas propuestas para estosmateriales compuestos son envases biodegradables, pinturas antiestáticas ymembranas de tejido filtrantes biodegradables, respectivamente.
Many conventional materials as metals, ceramics and polymers do notaccomplish the requirements that the new technologies need to solve some of themore pressing problems of the world, related with the growing energy demand,environmental problems and food supply between others. However, theappropriate combination of different materials at the nanoscale, producecomposites with improved and novel mechanical, physical and chemicalproperties. Carbon nanostructures have emerged as materials of considerable interestdue to their unique structure, high chemical stability and high surface to volumeratio which confer outstanding values to properties such as electrical and thermalconductivity, strength and mechanical stiffness. Moreover, the surface of thecarbon nanostructures can be coated with an inorganic compound in thenanoscale, creating a hybrid nanostructure with modified physicochemicalproperties with respect to the parent materials. Therefore, it is expected totransfer some of these unique properties to polymer matrix composites containingcarbon nanostructures and/or hybrid nanostructures. In this work a chemical vapor deposition (CVD) single step synthesisprocedure for the preparation of a hybrid carbon nanotube/hercynitenanostructure (CNT/FeAl2O4) was developed. A sol-gel made FeOx-AlOOH xerogelwas used as catalyst and acetylene was the carbon source. The development wasthe result of a systematic study on the effect of the xerogel synthesis conditions onthe performance of the production of NTC by CVD. The hybrid displayferromagnetism associated with superparamagnetism and a high dispersibility in protic and aprotic solvents. Several composites containing this hybridnanostructure were prepared: starch/hybrid (casting); polyurethane/hybrid (casting), polyvinyl alcohol/hybrid (electrospinning). These materials may findapplications in packaging (biodegradable); antistatic coatings and filtermembranes, respectively.
Fil: Morales Mendoza, Noé Javier. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.