Caracterización y modelado de un nanocompuesto de matriz polimérica y nanotubos de carbón / Adrián Hernández Pérez

Tesis (Maestro en Ciencias en Ingeniería Mecánica) .-- Instituto Tecnológico de Mérida, 2008.

En este trabajo se investigaron experimentalmente las propiedades mecánicas de una resina epóxica modificada con 1 por ciento en peso de nanotubos de carbón de pared múltiple, utilizando CNTs puros y tratados superficialmente con un agente de acoplamiento tipo silano (5 por ciento respecto al peso de CNTs). En las micrografías se observó una tendencia a la aglomeración de los CNTs y moderada dispersión de ellos en la resina. Los ensayos mecánicos indican que los compuestos con CNTs, respecto a la resina, presentan mejoras muy marginales en las propiedades de tensión e impacto, e incrementos substanciales en la tenacidad a la fractura, así como una mejora en sus propiedades mecánico-dinámicas. La conductividad eléctrica de los nanocompuestos no aumentó con la inclusión de este tipo de CNTs. La funcionalización de CNTs probablemente fue incompleta pues no se observó efecto aparente. Se encontró evidencia de los mecanismos "pull-out" y "desviación de grieta" como responsables del incremento en la tenacidad a la fractura. También se modeló el comportamiento mecánico de un compuesto CNT/polímero/interfase por medio del método finito, obteniendo perfiles de esfuerzos y propiedades elásticas efectivas de dicho compuesto variando el espesor de interfase y usando un gradiente lineal y exponencial en el módulo elástico de la interfase. Los modelados demuestran que el espesor de interfase y el tipo de gradiente interfacial influyen en las propiedades elásticas del compuesto, en especial cuando las diferencias de módulos entre CNT y matriz es alta. En base a estas simulaciones, se cree que el espesor de interfase es al menos del orden del espesor CNT y que el gradiente de propiedades elásticas en la interfase es tipo exponencial.