Nuevos Materiales Nanotecnológicos Para La Construcción

Las nanofibras de carbono son un material muy atractivo desde el punto de vista económico debido al impacto que se espera que tengan en diversas áreas del mercado en un futuro cercano. A nivel de laboratorio, se están consiguiendo materiales avanzados con muy buenas propiedades mediante la incorporación a diferentes matrices, tanto de nanotubos como de nanofibras de carbono, siendo estas últimas las más prometedoras para aplicaciones a escala industrial. El objetivo final de esta Tesis Doctoral es la obtención de materiales densos a partir de nanofibras de carbono y materiales nanocompuestos cerámica/nanofibras, que reúnan unas prestaciones mecánicas adecuadas y unas funcionalidades críticas para su utilización en aplicaciones específicas. Una de las condiciones más importantes para obtener un material con excelentes propiedades es la homogeneidad en la distribución de sus fases, lo cual, en el caso de las nanofibras de carbono es particularmente difícil. Por lo tanto, se ha llevado a cabo un estudio de la influencia de las características fisicoquímicas y las propiedades superficiales de las nanofibras de carbono, y de su interacción con el componente cerámico, en las propiedades finales de los materiales. Una de las dificultades más importantes en la obtención de materiales carbonosos es alcanzar elevadas densidades en el material final evitando tratamientos térmicos a temperaturas muy elevadas. En este trabajo, se ha utilizado la técnica de sinterización por descarga de plasma, para la preparación tanto de los materiales de nanofibras de carbono como de los nanocomposites cerámica/nanofibras. El trabajo está dividido en tres partes: -En la primera parte se caracterizan las nanofibras de carbono, y se describen los distintos tratamientos y funcionalizaciones a los que han sido sometidas. Se estudia cual es el método de procesamiento más adecuado y las condiciones de densificación de las nanofibras resultantes para la obtención de materiales de nanofibras de carbono. -En la segunda parte se estudia la preparación de materiales compuestos cerámica/nanofibras de carbono, evaluando sus propiedades mecánicas y eléctricas. Se han seleccionado diferentes matrices cerámicas: de naturaleza oxídica (alúmina y circona), no oxídica (carburo de silicio), y un aluminosilicato de litio sintetizado en el laboratorio (ß-eucriptita). -En la tercera y última parte, se evalúan las propiedades de una selección de los materiales obtenidos en los apartados anteriores, que los hacen interesantes para unas aplicaciones específicas, tales como placas bipolares para pilas de combustible, sistemas de fricción y materiales con coeficiente de expansión térmica nulo o controlado.

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