Efecto de nanopartículas de CuO/ MFe2O4 (M: Co, Fe y Cu) en las propiedades mecánicas de películas de PVA / (CuO/MFe2O4)

Abstract

El presente trabajo es un estudio de carácter exploratorio sobre el tema de materiales compuestos de alcohol polivinílico y diferentes nanopartículas. El objetivo es estudiar la influencia del tipo, tamaño y morfología de nanopartículas sobre las propiedades mecánicas de PVA reforzada con ellas. El alcohol polivinílico es un polímero no tóxico para el ser humano, esta característica hace que sea interesante de estudiar en aplicaciones como transporte de fármacos y revestimiento de heridas. En estos casos los materiales compuestos nanopartículas pueden actuar como agentes transportadores de los fármacos y la matriz de PVA actúa aglomerando estas nanopartículas. Además tienen amplias aplicaciones como membranas. El estudio mecánico de este tipo de materiales es relevante a la hora de la fabricación en masa. En este caso se observa que los materiales tienen propiedades similares al PVA con respecto al módulo de Young y al esfuerzo de fluencia y no así con respecto a la deformación. La síntesis de las nanopartículas puede ser controlada mediante el pH y la temperatura. En este caso se utilizan cantidades similares de NaOH y temperatura de 80°C para todas las nanopartículas. El análisis mediante TEM muestra que estas condiciones de síntesis no son las ideales para la mayoría de las nanopartículas. En la síntesis de las nanopartículas y nanocompuestos con ferritas es necesario disminuir la temperatura de 80°C a 30-40°C y controlar cuidadosamente el pH de la solución en 9.5 u 11 para obtener partículas de menor tamaño con desviaciones estándar más acotadas. El impacto de la morfología y tamaño en las propiedades mecánicas no es del todo claro. Sí se observa una tendencia general a mejorar el módulo de Young y el esfuerzo de fluencia con la adición de nanopartículas, sin embargo, existen excepciones como la muestra de CuO/CoFe2O4 en la que disminuye E y el esfuerzo de fluencia. El incremento de E ocurre porque las nanopartículas tienden a generar enlaces secundarios entre las cadenas de polímeros, generando un efecto de reticulación, dándole mayor rigidez al sistema. El cambio en el esfuerzo de fluencia depende más de la interacción entre nanopartículas y matriz que de los enlaces. Depende de si la matriz tiene un contacto uniforme con las nanopartículas, de si las nanopartículas se aglomeran y de la morfología de las mismas nanopartículas. Estas características no pueden ser estudiadas con los resultados obtenidos en este estudio. El estudio puede ser continuado de distintas maneras. En primera instancia se puede orientar a caracterizar un tipo de material separando las nanopartículas según tamaño. Se puede estudiar el área superificial para buscar una correlación entre este valor y las propiedades mecánicas. Además, como el PVA es un material viscoelástico se sugiere hacer otras pruebas de estabilidad térmica y de dinámica de las piezas.