Estudio de la conductividad térmica de un recubrimiento basado en nanopartículas de TiO2 sintetizadas por el método sol-gel y su aplicación en tejas

Abstract

Nanofluids, which are materials formed by fluids and nanoparticles have acquired much attention in the materials science area. Most of them are based in the addition of metallic particles that gives a new series of characteristics to the base fluid. The increase in heat conduction properties constitutes the main reason of its development. On the other hand, it is expected that including nanoparticles of ceramic materials, especially metal oxides, in polymeric fluids can be used as coatings and promote its capacity to act as thermal insulating. Titanium dioxide (TiO2), due to its high photocatalytic activity can be counted as the principal candidate to be studied along with polymers and form nanofluids that are capable to enhance their insulating properties. In this work the synthesis of titanium dioxide nanoparticles is carried out by means of an alternative “sol” method and following an organic route, which employs titanium (IV) isopropoxide as precursor. Furthermore, the influence of additives over morphology and size of the products is evaluated. The synthetized materials were studied by ATR-IR techniques, UV-Vis and Transmission Electron Microscopy (TEM). Results show the formation of titanium dioxide and the capacity to avoid formation of hydroxyl groups under acidic conditions can also be demonstrated. This allows the crystallization of the anatase phase.

Los nanofluidos, que son materiales compuestos con un fluido base y nanopartículas, han adquirido gran importancia en el área de la ciencia de materiales. La mayoría de estos nanofluidos se basan en la inclusión de partículas metálicas, lo cual le infiere nuevas características al fluido base. La principal razón por la cual se han desarrollado es el incremento en las propiedades de conducción de calor. Por otro lado, se espera que incluyendo nanopartículas de materiales cerámicos, especialmente de óxidos metálicos, el nanofluido se pueda utilizar como recubrimiento y además presentar características de aislante térmico. El dióxido de titanio (TiO2), debido a su gran actividad fotocatalítica y a su carácter birrefringente, es uno de los candidatos más importantes para su estudio en nanofluidos, esperando la obtención de materiales con buenas características aislantes. En este trabajo, se desarrolla la síntesis de nanopartículas de dióxido de titanio mediante un método alternativo sol-gel y siguiendo una ruta orgánica, la cual emplea isopropóxido de titanio (IV) como precursor. Además, se evalúa la influencia de aditivos en la morfología y tamaño de los productos. Los materiales sintetizados fueron evaluados por técnicas de infrarrojo ATR, UV-Vis y Microscopía Electrónica de Transmisión (MET). Los resultados muestran la formación efectiva de dióxido de titanio y también se demuestra que un medio ácido durante la síntesis es favorable para la eliminación de especies hidroxiladas de titanio y promoviendo la cristalización de TiO2 en fase anatasa.