Desarrollo de materiales compuestos flexibles cerámicos/polímeros ferroeléctricos para el cosechamiento de energía eléctrica
Fecha
2020Autor
Ramam, Koduri
UNIVERSIDAD DE CONCEPCION
Institución
Resumen
Los materiales compuestos están en pleno auge en el campo de la investigación debido a su importancia tecnológica, con aplicaciones que van desde productos cotidianos hasta otras de nicho como la miniaturización de dispositivos electrónicos y cosechadores de energía. La esencia de un material compuesto es combinar las propiedades de dos o más fases química y físicamente diferentes, lo que da como resultado un nuevo material con atractivas propiedades. En particular, los compuestos basados en cerámicos-poliméricos han recibido gran atención. En efecto, las propiedades de estos compuestos se pueden adaptar utilizando diferentes cerámicas ferroeléctricas como cargas y diferentes polímeros como matriz para lograr las mejores propiedades eléctricas en comparación con las fases individuales. Con respecto a las cerámicas ferroeléctricas, las más importantes se basan en zirconatos de plomo y titanatos de plomo debido a sus buenas propiedades, sin embargo, se han planteado preocupaciones ambientales debido a su contenido de plomo buscando así alternativas para sustituirlas produciéndose de esta manera materiales ferroeléctricos "libre" de este material. Entre éstos se cuentan las cerámicas Titanato zirconato de bario - Titanato zirconato de calcio (BZT-BCT) y Niobato de antimonio potasio y sodio - Zirconato de sodio bismuto y potasio (KNNS-BNKZ) los cuales son sistemas ferroeléctricos libres de plomo con una estructura de perovskita que presenta buenas propiedades piezoeléctricas, ferroeléctricas y electromecánicas. Por otro lado, entre los polímeros, el polifluoruro de vinilideno (PVDF) y el polidimetilsiloxano (PDMS) cuentan con un número importante de aplicaciones y de investigaciones. Esto se debe a su alta elasticidad, flexibilidad, alta resistencia mecánica en el caso del PDMS y a su alta constante dieléctrica en el caso del PVDF. Es así como, en este trabajo de tesis se estudia el efecto del método de fabricación comparando el mezclado por solución y el mezclado por fundido a través de un reómetro de torque (extrusión). Además, se estudió el efecto de dos cerámicas BZT-BCT y KNNS-BNKZ embebidas en una matriz de PVDF y PDMS, con el fin de comparar propiedades estructurales, dieléctricas, piezoeléctricas y capacidad de generación de energía eléctrica.