ANNUAL REPORT 2011 - Instituto de Estructura de la Materia

molido criogénico, y la cantidad correspondiente de CNFs. Los materiales presentan una buena conductividadeléctrica con umbrales de percolación más bajas que las correspondientes a los sistemas preparados por mezcla enfundido, que es el método comúnmente utilizado en la industria. Parte de este estudio ha sido patentado. Así mismo,se ha procedido a preparar compuestos basados en polifluoruro de vinilideno (PVDF) y diferentes compuestoscarbonáceos como son nanotubos de carbono de pared simple (SWCNT), las nanofibras de carbono suministradaspor el Grupo Antolín Ingeniería S.A., grafeno expandido y grafito. En este caso el procedimiento de síntesis por elque se ha optado ha sido el de disolución. El objetivo es doble. Por una parte, determinar las propiedades eléctricas,térmicas y mecánicas que presentan los diferentes compuestos y, por otra, realizar un estudio morfológico yestructural con el fin de establecer una relación entre ambos. Hasta el momento se han preparado compuestos en unamplio rango de concentraciones y se ha realizado el estudio eléctrico y térmico de los mismos. Se han observadointeresantes diferencias entre los diferentes compuestos, principalmente en lo que a propiedades eléctricas se refiere.Dentro del mismo contexto, en colaboración con el grupo del Prof. Z. Roslaniec, de la Universidad de Tecnología dePomerania Occidental (Szczecin, Polonia) hemos sintetizado nanocompuestos de poli (tereftalato de trimetileno)(PTT) con nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT) funcionalizados mediante polimerización in situ. Encomparación con la matriz de PTT, los nanocompuestos presentan mayor resistencia a la tracción y módulos deYoung mayores para concentraciones bajas de MWCNT. Además, todos los nanocompuestos muestran unareducción de la fragilidad mecánica en comparación con el PPT. El umbral de percolación eléctrica se encuentraentre 0,3 y 0,4% de concentración de MWCNT.Durante el año 2011 y en colaboración con el grupo del Prof. Z. Roslaniec, y del Dr. M.A. López-Manchado (ICTP-CSIC, Madrid), hemos iniciado la preparación de nanocomposites poliméricos con grafeno, del tipo grafitoexpandido, explorando diferentes matrices poliméricas. Los estudios iniciales indican logros de la conductividadeléctrica en concentraciones muy bajas de nanoaditivo. Estamos explorando las posibilidades de este tipo denanocompuestos para obtener materiales conductores y transparentes.Nanocompuestos basados en polímeros termoplásticos reversiblemente entrecruzados con arcilla.Continuando la línea de investigación iniciada hace algunos años, se han preparado nanocompuestos de arcilla conpolímeros termoplásticos reversiblemente entrecruzados mediante extrusión reactiva: polipropileno isotáctico, iPP,polietileno, PE, y polibuteno-1 isotáctico, iPB-1 en un solo paso. Se han introducido algunas modificaciones en elmétodo original que mejoran determinados aspectos del producto final. La arcilla puede usarse directamente, sinninguna modificación química previa. Un aspecto muy interesante de este nuevo método, es que algunas cadenas delpolímero se encuentran ancladas o injertadas (“grafted”) en las laminillas de arcilla, tendiendo a separarlas, yconsiguiéndose así, para ciertas composiciones, una exfoliación total de la arcilla. Mediante este método se haabordado también la preparación de nanocompuestos de mezclas binarias y ternarias de los polímeros anteriormentecitados, normalmente considerados como incompatibles, con resultados son muy prometedores.Propiedades dieléctricas de nanocompuestos basados en polímeros termoplásticos reversiblementeentrecruzados. Aprovechando la experiencia conseguida en este campo, hemos extendido nuestras investigacionesa algunos otros polímeros de interés creciente y ampliamente utilizados: poli (etilen tereftalato) PET, poli (etilennaftalen dicarboxilato) PEN, polimetilmetacrilato PMMA, y poli (fluoruro de vinilideno) PVDF. Además, nosinteresa en particular aplicar el procedimiento para la obtención de nanocompuestos en un solo paso a la preparaciónde nanocompuestos de los polímeros anteriormente citados con arcilla, grafito y otros aditivos. Deseamos hacer unénfasis especial en el estudio de las propiedades dieléctricas de los materiales resultantes.Nanocompuestos polímero/polímero metalo-orgánico. Se ha realizado un estudio en profundidad de laspropiedades avanzadas de compuestos tipo polímero/polímero metaloorgánico. En particular, [Fe(II) (4-octadecyl-1,2,4-triazol)3(ClO4)2] en poliestireno. Los resultados confirman que, en presencia del poliestireno, se mantiene latransición estructural asociada a un cambio en la susceptibilidad magnética del polímero metalo-orgánico. Estatransición esta asociada a la conversión de estructuras laminares en estructuras hexagonales del polímero metaloorgánico.El trabajo se ha realizado en colaboración con los doctores Daniel López y Rebeca Hernández del Institutode Ciencia y Tecnología de Polímeros (ICTP-CSIC) y con la Doctora Ana Roig, del Instituto de Ciencia deMateriales de Barcelona (ICMAB-CSIC).MICROSCOPÍA DE FUERZA ATÓMICA(AFM)Durante el año 2011 se ha implementado la instalación AFM con un sistema de medidas de fuerzas que permite nosolo la visualización de estructuras nanoscópicas si no también la evaluación de las propiedades mecánicas de lasmismas. Las nuevas prestaciones incluyen la mediad de módulo elástico, fuerzas de adhesión y de deformación asícomo la posibilidad de realizar experimentos de nanoindentación.43