Publication: Crecimiento de nanotubos de carbono sobre materiales de uso convencional en ingeniería
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Publication date
2012-10
Defense date
2012-10-19
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Abstract
Los nanotubos de carbono son una forma alotrópica del carbono, como el diamante o el grafito, que, debido a sus propiedades físicas, mecánicas y eléctricas están generando un gran interés de investigación en los últimos años. Típicamente, éstos son formados a partir de precursores tales como el monóxido de carbono, metano, acetileno, tolueno, alcohol, etc. En este proyecto se utilizó tolueno para la síntesis, empleando ferroceno como catalizador. El método utilizado para llevarlo a cabo, fue el de spray pirolisis. Éste método consiste en la nebulización de una solución del hidrocarburo precursor - catalizador hacia el interior de un tubo de cuarzo colocado dentro de un horno tubular con un flujo de argón como gas de arrastre. Durante el proceso de optimización, se ha llevado a cabo una serie de experimentos en los que se han cambiado distintos parámetros. El más influyente fue la temperatura del horno, cuyo rango de temperaturas ha variado desde 750ºC hasta 900ºC. Se han utilizado diferentes técnicas de caracterización para la evaluación de las características de los CNT’s obtenidos. Las técnicas utilizadas han sido difracción de rayos x (DRX), microscopia electrónica de barrido (SEM) y de transmisión (TEM) y por último, espectroscopia RAMAN. Como resultados, se ha conseguido crecer nanotubos de carbono en materiales convencionales en ingeniería tales como obleas de Silicio, acero, cerámica, y fibra de carbono. Esto ha sido posible utilizando una disolución precursora de Tetraetil Ortosilicato (TEOS) para formar una capa de SiO2 previa a la síntesis de CNT’s y posteriormente empleando la disolución de tolueno Ferroceno anteriormente citada. Conseguir crecer nanotubos de carbono en distintos materiales puede ser muy útil, ya que los materiales nanorreforzados con nanotubos de carbono destacan por su uso estructural, ya que aprovechan las propiedades mecánicas de éstos dando lugar a compuestos ligeros y con gran resistencia mecánica. _________________________________________________________________________________________________________________________________
Carbon nanotubes are a allotropic carbon form, like diamond or graphite. These have excellent physic, mechanic and electrical properties. Usually, CNT’s are formed from precursors like carbon monoxide, methane, toluene etc. In this project, we used toluene for synthesis, adding ferrocene as catalyst. Spray pyrolysis was the method used in experiments. This method consists on creating a mist of de dissolution of hydrocarbon /precursor – catalyst inside quartz tube which is within a tubular tube with a argon flow as carrier gas. During optimization process, we did several experiments to get the best parameters. Most influential was the oven temperature, which varied from 750ºC to 900ºC. In this project, We have used different characterization technics in order to analyze the features of the CNTs obtained. These technics have been x-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission (TEM) and finally, RAMAN spectroscopy. Once optimized the process and analyzed the results, we checked that we achieved growing carbon nanotubes in conventional materials in engineering like silicon wafers, steel, bricks and carbon fiber. Growing CNT’s in these materials we have used a precursor dissolution of tetraethyl orthosilicate (TEOS). With this dissolution creates a SiO2 layer previously to use Toluene – ferrocene dissolution. Getting grow carbon nanotubes in several materials may be very useful because nano materials reinforced with carbon nanotubes structure notable for its structural use. It’s because carbon nanotubes are lightweight and high mechanical strength.
Carbon nanotubes are a allotropic carbon form, like diamond or graphite. These have excellent physic, mechanic and electrical properties. Usually, CNT’s are formed from precursors like carbon monoxide, methane, toluene etc. In this project, we used toluene for synthesis, adding ferrocene as catalyst. Spray pyrolysis was the method used in experiments. This method consists on creating a mist of de dissolution of hydrocarbon /precursor – catalyst inside quartz tube which is within a tubular tube with a argon flow as carrier gas. During optimization process, we did several experiments to get the best parameters. Most influential was the oven temperature, which varied from 750ºC to 900ºC. In this project, We have used different characterization technics in order to analyze the features of the CNTs obtained. These technics have been x-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission (TEM) and finally, RAMAN spectroscopy. Once optimized the process and analyzed the results, we checked that we achieved growing carbon nanotubes in conventional materials in engineering like silicon wafers, steel, bricks and carbon fiber. Growing CNT’s in these materials we have used a precursor dissolution of tetraethyl orthosilicate (TEOS). With this dissolution creates a SiO2 layer previously to use Toluene – ferrocene dissolution. Getting grow carbon nanotubes in several materials may be very useful because nano materials reinforced with carbon nanotubes structure notable for its structural use. It’s because carbon nanotubes are lightweight and high mechanical strength.
Description
Keywords
Nanotecnología, Materiales compuestos, Nanotubos de carbono, Tolueno, Ferroceno, Ensayo de materiales