Electrically conductive nanocomposites for additive manufacturing
La tesi se centra en l’ús de nanocomposites conductors elèctricament en la fabricació d’additius. En aquest escenari, dos tipus de nanocomposites estan preparats per utilitzar-los com a matèria primera per a la impressió de nanocomposites conductors elèctricament amb dos tipus diferents de matrius;...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2020 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/670587 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/670587 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Fabricació additiva Fabricación aditiva Additive manufacturing Nanocomposites Nanocompuestos Conductivitat elèctrica Conductividad eléctrica Electrical conductivity Ciències Experimentals 620 |
| Sumario: | La tesi se centra en l’ús de nanocomposites conductors elèctricament en la fabricació d’additius. En aquest escenari, dos tipus de nanocomposites estan preparats per utilitzar-los com a matèria primera per a la impressió de nanocomposites conductors elèctricament amb dos tipus diferents de matrius; (1) un polímer termoplàstic i (2) una resina termoestable. Els nanotubs de carboni es van utilitzar com a partícules conductores elèctriques de nanoestructura. Aquestes nanoestructures formen xarxes complexes en una matriu de polímer de manera que el material de la matriu es transforma d’un material aïllant en un material conductor elèctricament. La policaprolactona és un polímer semicristal·lí i es considera material matricial adequat entre la classe de polímers termoplàstics, ja que ofereix unes excel·lents característiques reològiques, de flux i elàstiques. Les cadenes es van imprimir mitjançant una extrusora bio i es va mesurar la conductivitat elèctrica en aquestes cadenes amb l’efecte de la deformació uniaxial. La microstructura canvia sota l’efecte de la deformació uniaxial, provocant una alteració de l’orientació de nanotubs de carboni a la matriu de policaprolactona. Com a conseqüència de la reordenació de nanotubs, les vies conductores es desorganitzen o s’organitzen que poden augmentar o disminuir la conductivitat elèctrica en els nanocomposites. Les radiacions del sincrotró s’utilitzen per sondar aquests canvis en la microestructura. Es van preparar diferents composicions mitjançant nanotubs de carboni i es van estudiar les mostres impreses en termes de conductivitat elèctrica i microestructura mitjançant radiacions de sincrotró. A partir de l’anàlisi, es proposa un model que pugui predir la conductivitat elèctrica sota l’efecte de la deformació uniaxial. En termes de polímers termoestables, s’introdueix un sistema senzill per a la impressió de nanocomposites basats en polímers termoset. En un dels capítols es proporciona un detall complet del sistema d’impressió i de la tinta nanocomposita. Es va preparar tinta de nanocomposites basada en epoxi per contenir nanotubs de carboni com a partícules de farciment amb una petita porció de polímer termoplàstic, policaprolactona. Les mostres impreses estan subjectes al biaix extern que indiquen que són conductores elèctricament. Es van preparar diferents composicions utilitzant resina glicidil bisfenol-A epoxi, trietilenetetramina, policaprolactona, nanotubs de carboni i es destaquen els problemes per obtenir una qualitat d’impressió adequada. Les mostres impreses es van estudiar en termes de conductivitat elèctrica estudiant la conductivitat elèctrica de corrent altern i directe. El sistema material s’explora quant al nivell de reticulació, l’estructura i la morfologia i el comportament tèrmic. Es presenta un model per als nanocomposites mitjançant dades d’impedància obtingudes mitjançant l’espectroscòpia dielèctrica de banda ampla. La impressora s’utilitzarà en un futur per imprimir dispositius funcionals a petita escala, inclosos dispositius d’emmagatzematge d’energia, p. bateries d’estat sòlid, supercondensadors i plaques d’elèctrodes per a aquest tipus de dispositius. |
|---|