Recubrimientos nanoestructurados con CNT para apantallamiento electromagnético

Los Nanotubos de Carbono (CNT) tienen excelentes propiedades debido a su elevada relación de aspecto (longitud/diámetro), lo que les hace adecuados para mejorar las prestaciones mecánicas de materiales compuestos utilizados en sectores como la aeronáutica, automoción o construcción. Además, los CNT presentan una elevada conductividad eléctrica específica, por lo que pueden ser prometedores en otras muchas aplicaciones eléctricas y electrónicas. El presente trabajo se centra en la preparación de recubrimientos nanoestructurados basados en la incorporación de nanotubos de carbono a una pintura de base acuosa. El objetivo ha sido la obtención de una nueva “nanopintura” que combine la facilidad de aplicación de este tipo de pinturas sobre una amplia variedad de superficies con la conductividad y eficiencia de apantallamiento propia de los CNT. Su finalidad es emplearlo como material apantallante a altas frecuencias (0.5 GHz–18 GHz). En una primera etapa, los nanotubos de carbono fueron oxidados (CNT:Ox) y posteriormente decorados con nanopartículas de magnetita (CNT:Mag). La razón de adherir magnetita a la superficie de los nanotubos, es una esperada mejora en la reflexión y absorción de radiación electromagnética. Estos nanotubos modificados se caracterizaron mediante Difracción de Rayos X (DRX) y Microscopía de Transmisión de Electrones (TEM y HRTEM). Posteriormente, se prepararon dos tipos de recubrimientos, unos con CNT:Ox y otros con CNT:Mag mediante dispersiones a diferentes concentraciones. Estas dispersiones fueron optimizadas con el objetivo de conseguir mezclas lo más homogéneas posibles por medio de la mezcladora de tres rodillos. De esta manera, se pudieron analizar las propiedades conductoras y apantallantes de todos los recubrimientos compuestos mediante un equipo de corriente continua y un analizador de redes, respectivamente. Finalmente, se realizó una comparación de los resultados obtenidos entre los recubrimientos con CNT:Ox y con CNT:Mag. Gracias a los resultados de los métodos de caracterización, se llegará a ciertas conclusiones que permitirán continuar con el desarrollo tecnológico de estos materiales.Carbon nanotubes (CNT) have excellent properties due to their high aspect ratio, which make them proper elements to improve mechanical performance of composites used in sectors such as construction, automotive, aerospace industries. Furthermore, CNT show a high specific electrical conductivity, thus they can be useful in many other electrical and electronic applications. In this work, the preparation of nanostructured coatings based on the addition of carbon nanotubes in a water-based painting is studied. The main purpose of this study has been to obtain a novel nanopaint that combines the easiness of application of water-based paints over a wide variety of surfaces and the conductivity and shielding efficiency of CNT. The aim is to use it as a shielding material at high frequencies (0.5 GHz–18 GHz). Carbon nanotubes were first oxidized (CNT:Ox) and subsequently decorated with magnetite nanoparticles (CNT:Mag). The reason of bonding magnetite to the surface of the nanotubes is an expected improvement on the reflection and absorption of electromagnetic radiation. These materials were characterized by X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). Secondly, two kind of coatings were prepared, CNT:Ox and CNT:Mag, through dispersions with different CNT concentrations These dispersions were optimized to obtain highly homogeneous mixtures by using a three-roll miller. In this way, it was possible to analyse the conductivity and the shielding properties of all the composite coatings through a DC Digital Multimeter and a Network Analyzer, respectively. Finally, a comparison between the results achieved by CNT:Ox and CNT:Mag coatings were presented. Thanks to the results of the characterization methods, it will be possible to get some conclusions which allow continuing with the technologic development of these materials.Ingeniería Técnica en Mecánic