Preparación y caracterización de materiales magnéticos compuestos de aplicación tecnológica

Título

Preparación y caracterización de materiales magnéticos compuestos de aplicación tecnológica

Colaborador

Jacobo, Silvia Elena

Editor

Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería

Fecha

2011-10-20

Extensión

[265] p.

Resumen

Materiales con propiedades tanto eléctricas como magnéticas se requieren para diversas aplicaciones que van desde protectores eléctricos y magnéticos, electrónica molecular, sensores y absorbentes de microondas. Los polímeros conductores con el agregado de óxidos magnéticos forman materiales compuestos apropiados para dicho usos. Tal es el caso del polímero polianilina (PANI) mezclado con magnetita. Las propiedades conductoras del material compuesto se pueden mejorar notablemente dopando convenientemente el polímero. En el desarrollo de esta tesis, se preparan químicamente vía húmeda y empleando un nuevo método, muestras del material compuesto PANI/ Fe3O4 (nanopartículas) variando la cantidad de óxido desde un 0,3% m/m respecto al material compuesto hasta un 42% m/m respectivamente. El producto final se obtiene en forma de polvo. Se analiza también el efecto dopante de distintos ácidos sobre la PANI y su disolución en distintos solventes. Además, se obtiene magnetita a distintas temperaturas. Se realizan estudios estructurales y morfológicos de los óxidos, de la PANI, y del material compuesto. Para ello se utilizan entre otras técnicas, DRX, Espectroscopía IR, Espectroscopía UV- Visible, Microscopía de barrido y de transmisión y Espectroscopía Mössbauer. Con el análisis de los resultados obtenidos, se propone un modelo estructural para el material compuesto. Se analizan propiedades de transporte midiendo la conductividad eléctrica en función de la temperatura, en pastillas y en películas, determinando la energía de activación (Ea) para cada sistema. La caracterización magnética para las muestras de óxido y para las de material compuesto a través de los ciclos de histéresis y de FC- ZFC, determinar el tamaño de partícula y la influencia del porcentaje de óxido en el material compuesto. Por último y para determinar su aplicación tecnológica, se estudia el comportamiento como absorbedores de radiación en la región de microondas de las muestras tanto de óxido como de material compuesto.
Materials with both electrical and magnetic properties are required for various applications ranging from electric and magnetic shields, molecular electronics, sensors to microwave absorbers. Conducting polymers with the addition of magnetic oxides composites are suitable for such uses. Such is the case of the polyaniline (PANI), an organic polymer, mixed with magnetite. The conductive properties of this composite can be significantly improved by doping the polymer. In this Thesis, a new chemical method is presented and composite samples of PANI/ Fe3O4 (nanoparticles) with different amount of magnetic oxide from 0,3% m/m on the composite up to 42% m/m are prepared. The final product is obtained in the powder form. The effect of different dopant acids on the PANI and its dissolution in different solvents are also analyzed. Furthermore, nanoparticles of magnetite are obtained at different temperatures. Structural morphological studies are performed on the oxides, on PANI and on the composite. For this purpose, XRD, IR spectroscopy, UV- Visible spectroscopy, microscopy and scanning and transmission Mössbauer spectroscopy, among other techniques, are employed. A structural model for the composite material is proposed. Transport properties are analyzed by measuring the electrical conductivity as a function of temperature, either in tablets or in films. The activation energy (Ea) for each system was calculated. Magnetic characterization was performed on oxide samples and on the composite material through the hysteresis loops and FC- ZFC. The results are related to the particle size and to the influence of the percentage of oxide in the composite. Finally, we study the behavior of these composites as absorbers of radiation in the microwave region to determine its potential technological application.