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http://ciqa.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1025/393| Modificación superficial por plasma de nanotubos de carbón y nanofibras utilizadas en la preparación de nanocompuestos poliméricos | |
| MARIA VICTORIA GUADALUPE TREJO MERLA | |
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| Ingeniería de reacciones poliméricas | |
| En su forma más básica, un material compuesto es aquel que esta conformado por al menos dos componentes que trabajan en conjunto para producir un material cuyas propiedades sean diferentes de las propiedades de los componentes por si mismos. Un compuesto polimérico es una combinación de una fase polimérica (llamada matriz) y una fase de refuerzo o relleno, así entonces, los compuestos poliméricos poseen propiedades deseables no disponibles ya sea en la matriz polimérica o en el material de refuerzo / relleno [1].
Un nanocompuesto esta en consecuencia constituido por una matriz polimérica con una fase de refuerzo formada por partículas en el régimen de nanómetroS que en lo sucesivo serán denominados como "nanocompueStoS". En fechas recientes, se han realizado intensas investigaciones en el campo de los nanocompuestos con el fin de explotar las propiedades únicas de las nanopartículas [2,3,4], que los conforman. Una conclusión general de todos estos trabajos muestra que los nanocompuestos poseen propiedades mecánicas superiores a las de sistemas similares producidos a escala micrométrica [1,2,3,5,6]. Debido a su reducido tamaño, las nanopartículas poseen una elevada relación "superficie / volumen" lo cual significa que poseen una elevada área interfacial [1,2,4].
La teoría de los compuestos poliméricos predice que al incrementarSe el área interfacial entre el polímero y el refuerzo o relleno se obtendrá una mejora significativa en las propiedades mecánicas de dicho compuesto [1 ,2. Es muy amplio el número de polímeros que pueden ser utilizados como matriz para el desarrollo de nanocompueStoS, sin embargo, todavía es limitada la variedad de partículas de tamaño nanométrico con las cuales se pudiera combinar con eficiencia esa matriz polimérica. A la fecha las principales nanopartículas estudiadas en matrices poliméricas son las llamadas nanoarcillas (como la montmorillonita), los nanotubos y nanofibras de carbono así como los nanoalambres de plata entre otros. En el caso particular de las estructuras llamadas nanotubos o nanofibras de carbono, estas poseen "per se" un módulo y una resistencia a la tensión mayor que la del acero, lo cual induce a pensar en formar compuestos poliméricos con estas nanoestructuras para obtener una nueva clase de compuestos [1,2,4,7]. Sin embargo, el uso de estos materiales ha empezado apenas recientemente a ser investigado, a medida que cantidades suficientes y de buena calidad de estas nanoestructuras se hacen disponibles. Las propiedades de estos nanocompuestos dependen del tipo, forma y concentración de estas nanopartículas. Pero debido precisamente a las pequeñísimas escalas nanométricas, el área superficial --por unidad de volumen--de estas nanopartículas será considerable, y en consecuencia, las propiedades dependerán fuertemente de las interacciones interfaciales entre las nanopartículas y la matriz polimérica. En todos estos casos, el grado de mejoría que se pueda alcanzar al adicionar estas nanopartículas dependerá grandemente de la mencionada interacción interfacial y de la dispersión de estas nanopartículas en la matriz polimérica. Esta interacción interfacial se podrá controlar, ya sea, modificando la superficie de las nanopartículas o modificando la matriz polimérica. El objetivo de esta modificación es lograr una mayor afinidad/compatibilidad entre las nanopartículas y la matriz polimérica. A la fecha se cuenta con un amplio espectro de técnicas de modificación que pueden ser aplicadas a la matriz polimérica o a las nanopartículas, las cuales pueden ser clasificadas --un poco arbitrariamente-- en 4 (cuatro) grupos: Adsorción o Depositación Física, Modificación Química, Injerto de Funciones Químicas Diversas y Técnicas de Plasma. Haciendo referencia exclusivamente a las técnicas de plasma, estas han sido usadas extensivamente para modificar una gran variedad de matrices poliméricas y están empezando a usarse para la modificación superficial de diversas nanopartículas. Debido a que el plasma consiste de un amplio espectro de especies altamente reactivas (e.g. electrones, moléculas, átomos, iones positivos, iones negativos y radiación Uy, entre otros), la composición final de la superficie, después del tratamiento, puede ser muy diversa. Durante el tratamiento, la modificación en la superficie de la nanopartícula dependerá del gas que se utilice para generar el plasma. Por ejemplo; si se usa oxígeno, los grupos que se pudieran generar serían, alcoholes, aldehídos, cetonas, esteres o carboxilos; pero si se usa nitrógeno, los grupos que se pudieran generar serían, aminas o iminas. La técnica de plasma es un método relativamente simple, directo y "seco" para modificar/ funcionalizar la superficie de diversos sustratos o para depositar un recubrimiento específico sobre compuestos orgánicos o inorgánicos, por esta razón, ésta técnica está captando cada vez más adeptos. La tecnología de plasma permite modificar la superficie de las nanopartículas para aplicaciones específicas. En el presente trabajo se describen los principios del plasma. Se describe el uso de la tecnología de plasma aplicada a la modificación superficial de las nanopartículas, así como también la preparación de nanocompuestos poliméricos preparados a partir de nanopartículas; y se presenta una revisión de los últimos trabajos publicados en el área de modificación química por plasma de nanopartículas. | |
| 2006 | |
| Trabajo terminal, especialidad | |
| QUÍMICA | |
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