Obtencion de nanoparticulas de titanato de bario sobre fibras de carbono para material compuesto de matriz termoestable (2019)
En este trabajo de grado para maestría se presenta la ruta desarrollada para obtener nanopartículas de titanato de bario sobre la superficie de un tejido plano bidireccional de fibras de carbono para desarrollar compuestos jerárquicos de matriz epóxica fotocurada. La síntesis de las nanopartículas se realizó comenzando con la funcionalización de las fibras de carbono por plasma jet utilizando nitrógeno, seguido de 2 etapas solvotérmica asistidas por microondas, en las cuales, la primera etapa se propició la nucleación de titanio en la superficie de las fibras mediante reactivos de isopropóxido de titanio en ácido clorhídrico y propanol, mientras que la segunda etapa se desarrolló el crecimiento de dióxido de titanio con isopropóxido de titanio y tetracloruro de titanio en agua y ácido clorhídrico en relación 1:1, para consecutivamente transformarse en titanato de bario en una etapa solvotérmica con dicloruro de bario e hidróxido de potasio en medio acuoso, esta última etapa se realizó sin asistencia de microondas ya que se requiere un calentamiento mayor y enfocado en la solución. Las fibras de carbono dopadas con titanato de bario constituyeron un compuesto jerárquico protegido con capas de fibra de vidrio y cintas de cobre. En las etapas solvotérmicas se manejaron tiempos de calentamiento y concentración de reactivos. Las nanopartículas sobre las fibras de carbono se caracterizaron morfológicamente por medio de microscopia electrónica de barrido, mientras que la composición y la estructura atómica se caracterizó por difractometría de rayos X y espectroscopía Raman. Adicionalmente se observó la resistencia mecánica a tensión en cada etapa de síntesis evidenciando cambios en el módulo de Young y resistencia última, debido a la grafitización de las fibras en ciertas etapas de la síntesis de las nanopartículas y a la relajación de los planos de carbono. En el compuesto manufacturado se monitoreó la polimerización de la resina diglicidiléter de bisfenol A en una reacción tiol-n expuesta a una cámara UV de 300 Watios por pulgada. Se demostró el cambio de resistividad no lineal es causado por la fotopolimerización gradual de la resina y demás agentes entrecruzantes sobre las fibras de carbono. se finaliza con dos ensayos a flexión cíclica del compuesto jerárquico multifuncional midiendo el voltaje generado (20 mV) y correlacionándolo con la frecuencia de incidencia de carga y deformación (2 y 3 Hz).