Estudio de compositos magnetoelásticos estructurados. Síntesis y caracterización de partículas magnéticas y conductoras para obtener propiedades de Piezo y Magneto resistencia
Se estudiaron propiedades magnéticas, elásticas y eléctricas de compositosmagneto-elásticos estructurados. Los mismos están formados por dispersiones dematerial inorgánico magnético en una matriz orgánica elastómera, preparando elcomposito en presencia de un campo magnético uniforme. Como material i...
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| Autor principal: | |
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| Otros Autores: | |
| Formato: | Tesis doctoral publishedVersion |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
2016
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5929_Ruiz |
| Aporte de: |
| Sumario: | Se estudiaron propiedades magnéticas, elásticas y eléctricas de compositosmagneto-elásticos estructurados. Los mismos están formados por dispersiones dematerial inorgánico magnético en una matriz orgánica elastómera, preparando elcomposito en presencia de un campo magnético uniforme. Como material inorgánicose utilizaron agregados formados por nanopartículas magnéticas sobre las cuales seredujo plata metálica, los cuales son simultáneamente magnéticos y conductoreseléctricos. El hecho de que sean magnéticos permite alinearlos dentro del medioorgánico fluido cuando se aplica el campo magnético. Este proceso se realizajuntamente con el curado térmico o la evaporación del solvente. La preparación enpresencia de campo magnético, mientras la matriz es aún fluida, induce la agregacióndel material inorgánico en estructuras de tipo cadenas, que se ubican una tras otra enla dirección del campo. Los compositos así obtenidos son magnéticos, conductores dela electricidad y elásticos (pues las matrices utilizadas son polímeros elastómeros). Dichas propiedades son anisotrópicas, pues el sistema está estructurado. Lascondiciones de preparación, concentración y naturaleza de las partículas, condicionesde curado y tipo de polímero fueron variadas para obtener compositos con distintaspropiedades. La tesis comprendió la síntesis y caracterización de nanopartículas demagnetita y ferritas de cobalto (5-15 nm). El paso posterior consistió en obteneragregados de dichas nanopartículas y plata (Ag) por reducción de Ag+ sobre lasnanopartículas obtenidas. De esta forma se obtuvieron micro agregados (1-5 μm) queresultaron conductores óhmicos y magnéticos. Se emplearon distintas técnicas decaracterización química, morfológica, magnética y eléctrica, entre ellas DRX, SAXS, SEM, EDS, TEM, Espectroscopía Mossbauer, VSM, SQUID, FMR, STM,potenciometría, etc. Se utilizaron dos tipos de elastómeros: poli-dimetil-siloxano (PDMS) con distintogrado de entrecruzamiento y goma de estireno-butadieno (SBR, por sus siglas eninglés). En el caso de PDMS se obtuvieron cortes milimétricos cuya superficie sepuede mecanizar para obtener conductividad a través de los cortes. El curado térmicocon las micropartículas incluidas se realizó en moldes rotantes ubicados entre lospolos de un electroimán. En el caso de SBR se obtuvieron películas de 100-150 μmutilizando un dispositivo especialmente diseñado. Los compositos se caracterizaronpor FTIR, TGA, RMN, DSC, curvas deformación-tensión, profilometría, etc. Se estudiaron las propiedades de magnetoresistencia y piezoresistencia de loscompositos obtenidos, analizando la variación de la conductancia eléctrica concampos magnéticos externos (magnetoresistencia) y con tensiones mecánicasaplicadas (piezoresistencia). Siempre se observó aumentó de la conducción eléctricaal aplicar dichos campos en la dirección de las cadenas formadas en el material. Lareversibilidad de las respuestas obtenidas es dependiente del tipo de partículamagnética empleada (superparamagnéticas o ferromagnéticas). Estos aspectos,fundamentales para el diseño de sensores piezo y/o magneto resistivos, son discutidosen la presente tesis. |
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