Síntesis de nanocompuestos de matriz metálica (Al-Mg) reforzados con nanoestructuras de carbono para aplicaciones en el sector automotriz

Abstract

The present investigation reinforced the Al-Mg 10 wt.% nanostructured alloy with MWCNTs to obtain a metal matrix composite. For these purposes, the alloy was synthesized by high-energy ball milling for 10 h, heaving an average crystal size of 18.56 nm. The MWCNTs were synthesized via spray pyrolysis. During MWCNTs preparation, iron and amorphous carbon contamination were eliminated by acid treatment (HCl:HNO3:H2O). After the CNTs synthesis procedure, a predispersion was conducted using low concentrations of the nonionic ethoxylated lauric alcohol 7 moles of ethylene oxide surfactant to disperse the agglomerated packages. In another experiment, the MWCNTs were decorated with silver nanoparticles (AgNPs) using a green method, by the Arctostaphylos pungens kunth fruit extract as a reducing agent, and silver nitrate (AgNO3) as a metal precursor. The AgNPs decoration was carried out under ultrasound for 1 h. The green route allowed AgNPs to be homogeneously distributed on the walls of the MWCNTs, where these metallic nanostructures showed spherical morphology with an average size of 35.71 nm. Under this methodology, removing only the organic matter was possible without causing damage or morphological changes in the carbon nanotubes decorated. The Al-Mg 10 wt.% metal matrix composite material was reinforced with two percentages of MWCNTs (0.4 wt.% and 0.8 wt.%). High-energy mechanical milling was carried out for 0.25 h to achieve dispersion of the two components, Al-based matrix, and MWCNTs.

La presente investigación refuerza la aleación nanoestructurada de Al-Mg 10 % peso con MWCNTs para obtener un compuesto de matriz metálica. Para estos fines, la aleación se sintetizó mediante molienda de bolas de alta energía durante 10 h, con un tamaño promedio de cristal de 18.56 nm. Los MWCNTs se sintetizaron mediante pirólisis por pulverización. Durante la preparación de los MWCNTs, la contaminación por hierro y carbono amorfo se eliminó mediante tratamiento ácido (HCl:HNO3:H2O). Después del procedimiento de síntesis de los CNTs, para dispersar los paquetes aglomerados, se realizó una predispersión usando bajas concentraciones del surfactante no iónico alcohol laúrico etoxilado 7 moles de óxido de etileno (MOE). En otro experimento, los MWCNTs se decoraron con nanopartículas de plata (AgNPs) utilizando método verde, con extracto de fruta de Arctostaphylos pungens kunth como agente reductor y nitrato de plata (AgNO3) como precursor de metal. La decoración con AgNPs se llevó a cabo bajo ultrasonido durante 1 h. La ruta verde permitió que las AgNPs se distribuyeran homogéneamente en las paredes de los MWCNTs, donde estas nanoestructuras metálicas presentaban una morfología esférica con un tamaño promedio de 35.71 nm. Bajo esta metodología, fue posible eliminar solo la materia orgánica sin causar daños o cambios morfológicos en los nanotubos de carbono decorados. El material compuesto de matriz metálica Al-Mg 10 % peso se reforzó con dos porcentajes de MWCNTs (0.4 y 0.8 % peso). Se llevó a cabo una molienda mecánica de alta energía durante 0.25 h para lograr la dispersión de los dos componentes, la matriz a base de Al y los MWCNTs.