Preparación de redes orgánicas covalentes bidimensionales en la nanoescala (COFs 2D) y el estudio de sus propiedades mecánicas

Abstract

Durante la última década el interés en los nanomateriales porosos ha crecido enormemente debido a su excelente rendimiento y aplicabilidad. Este informe de investigación se centra en la preparación y caracterización de redes orgánicas covalentes bidimensionales en la nanoescala (COFs 2D) y en el estudio de sus propiedades mecánicas. Los COFs, son materiales cristalinos orgánicos con propiedades interesantes como porosidad de alto orden, versatilidad estructural, fácil modificación de la superficie y altas estabilidades térmicas y químicas que le permiten diversas aplicaciones en diferentes campos que van desde sensores, pasando por catálisis hasta condensadores. En esta investigación se sintetiza el COF TpBpy, nanomaterial de base Schiff. Se mencionan diferentes métodos de exfoliación utilizados para fabricar nanoláminas de COF, pero para fines de la investigación se emplean una combinación entre exfoliación mecánica mediante mortero con posterior exfoliación por sonicación utilizando diferentes solventes polares como metanol, alcohol isopropílico, diclorometano, etc. Los resultados obtenidos, muestran nanoláminas del orden de ~1 μm. Además, en algunas metodologías se observa la formación de nanofibras con alturas del orden de ~70 a ~500 nm. En cuanto a las propiedades mecánicas, se realizaron mediciones del módulo de Young para las nanoláminas y nanofibras de COF obteniéndose valores desde los 150 kPa a los 3,5 GPa. Por lo tanto, se concluye que las nanoláminas menos rígidas son las sintetizadas utilizando rojo congo y ácido, así mismo para las nanofibras. Además, las metodologías que formaron mejores nanoláminas fueron con metanol, molienda y sonicación. Finalmente, se puede concluir que el COF TpBpy sintetizado es de menor rigidez en comparación con el general de otros COF estudiados, pero se propone mayor investigación experimental que permita tener control de las diferentes variables de los procesos.