Obtención y caracterización de un material compuesto a partir de nanoestructuras de carbono multicapa y poliestireno

Abstract

This thesis details the synthesis of an advanced composite under green chemistry principles, using recycled expanded polystyrene as a carbon source to produce nanostructures via Chemical Vapor Deposition. These spherical structures were integrated into a polymer matrix through solvent mixing and sonification. Subsequent SEM and Raman analyses corroborated the effectiveness of the interaction and the homogenous reinforcement distribution within the matrix. The implementation of physical tests resulted in the observation of a substantial increase in Vickers microhardness and an enhancement in tribological performance. This phenomenon can be attributed to the action of the nanospheres, which functioned as solid lubricants, thereby leading to a reduction in the friction coefficient. Furthermore, the incorporation of carbon nanostructures into the material resulted in the enhancement of electrical conductivity, a property that was previously absent in the insulating material. The research indicates that converting plastic waste into valuable nanomaterials holds promise for applications in electromagnetic shielding and flexible electronics.

Este trabajo presenta la síntesis de un material compuesto avanzado bajo principios de química verde, utilizando poliestireno expandido reciclado como fuente de carbono para obtener nanoestructuras mediante deposición química de vapor. Las nanoestructuras esféricas obtenidas se integraron en una matriz polimérica mediante mezcla en solución y dispersión mediante sonicación. Los análisis de SEM y espectroscopía Raman confirmaron una interacción efectiva y una distribución homogénea del refuerzo dentro de la matriz. Las pruebas físico-mecánicas demostraron un incremento significativo de la microdureza Vickers y una mejora en el desempeño tribológico, en el que las nanoesferas actuaron como lubricantes sólidos, reduciendo el coeficiente de fricción. Además, la incorporación de estas estructuras otorgó conductividad eléctrica al material, permitiendo el transporte de electrones a través de la red de carbono, incluyendo que la transformación de residuos plásticos en nanomateriales de alto valor tecnológico es una buena alternativa para aplicaciones en blindaje electromagnético y electrónica flexible