Obtención y caracterización de un material compuesto a partir de nanotubos de carbono multicapa y policaprolactama

Abstract

Nanoscience and nanotechnology have play an important role in the human development. The knowledge in several fields as chemistry, physics, medicine and others is related with nanoscience and nanotechnology contributions. Carbon nanostructures have been considered as ideal alternatives to solve problems in many scientific areas. Most common carbon nanostructures synthetized are: graphene, graphite, fullerenes, carbon black, nanobud, nanobeads and carbon nanotubes (CNTs). The carbon nanotubes are commonly used as reinforcement in polymeric matrices enhancing chemical and physical properties of the obtained composites. In the present research carbon nanotubes (several concentrations) were incorporated in polycaprolactam matrix trough casting method to obtained films. Once the composites were synthetized, these were characterized by scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, FTIR spectroscopy, Raman spectroscopy, Vickers hardness and electrical conductivity techniques (two-point and Van der Pauw method). The obtained results proved that synthetized composites could be applied as chemiresistor sensors, antistatic devices and other else. Composites electrical conductivity and hardness enhancement were corroborated in our research by carbon nanotubes addition in polycaprolactam matrix.

Las nanoestructuras de carbono han jugado un papel importante para plantear posibles soluciones en diferentes áreas del conocimiento. Las nanoestructuras de carbono que son utilizadas para diferentes aplicaciones son: grafeno, grafito, nanoesferas de carbono, nanotubos de carbono y otras nanosestructuras mismos que pueden ser mezclados con otros compuestos con la finalidad de obtener materiales con propiedades físicas y químicas mejoradas. Debido a las propiedades físicas y químicas de los nanotubos de carbono y que se ha comprobado su potencial como refuerzo en distintos materiales es que en la presente investigación se optó por incorporar nanotubos de carbono multicapa en la matriz de policaprolactama con la finalidad de obtener un material compuesto con mejoramiento en la dureza y conductividad eléctrica. En la presente investigación nanotubos de carbono (a diferentes concentraciones) fueron incorporados en policaprolactama mediante agitación mecánica formando películas. Una vez sintetizadas; fueron caracterizadas a través de Microscopía Electrónica de Barrido, Espectroscopia de Energía Dispersa, Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier, Espectroscopia Raman, Microdureza Vickers y pruebas de conductividad eléctrica mediante el método de los dos puntos y Van der Pauw. Los nanotubos de carbono obtenidos son del tipo multicapa demostrado a través de las imágenes de microscopía electrónica de barrido y la espectroscopía Raman con diámetros que oscilan entre los 30 y 60 nanómetros en los experimentos donde se empleó benceno como fuente de carbono y ferroceno como catalizador. Para el proceso donde se utilizó hexano como precursor y una barra de acero como catalizador los nanotubos obtenidos son multicapa con diámetros entre 80 y 120 nanómetros, comprobado a través de las bandas observadas en la espectroscopia Raman. Una vez que los nanotubos de carbono fueron incorporados a la matriz polimérica fue posible observar que existe interacción química, demostrado a través de la espectroscopia FTIR y Raman.