Obtención de Nanofibras de Carbono in situ en Vidrios Porosos

El refuerzo de fibras de carbono en matrices vítreas es un tema importante en el desarrollo de materiales compuestos de alta temperatura para aplicaciones especiales. E, igualmente, la incorporación de nanofibras de carbono en matrices vítreas puede dar lugar a materiales con interesantes propiedades. Sin embargo, en ambos casos, ya sean fibras o nanofibras de carbono la matriz vítrea ataca a las fibras a alta temperatura y da lugar a la generación de gases y degradación de las fibras lo que hace que los materiales no sean todo lo satisfactorios posibles. Además, en el caso de las nanofibras de carbono se ha encontrado una mala dispersión y mal distribución en la matriz lo que provoca una baja transferencia de carga matriz-fibra dando lugar a mala resistencia mecánica.

Por ello, en esta tesis se ha planteado la formación “in-situ” de nanofibras de carbono en una matriz vítrea de borosilicato de tal forma que se consiga una buena dispersión evitando así la pérdida de propiedades mecánicas. Para ello se ha obtenido un vidrio de borosilicato separado en fases y una de ellas se ha eliminado por tratamiento ácido para posteriormente depositar en los poros formados partículas catalíticas para la formación de nanofibras de carbono. De esta forma se han obtenido grandes cantidades de nanofibras en la matriz vítrea y posteriormente se ha sometido a un proceso de sinterización a alta temperatura intentando evitar al máximo posible la degradación de las nanofibras.

Los resultados obtenidos han sido unos composites de vidrio reforzados con nanofibras de carbono en los que la microdureza, módulo de elasticidad y tenacidad eran similares a los de los vidrios Vycor y Pyrex, incluso la microdureza era un 10% superior. También se encontró que las conductividades térmica y eléctrica aumentaban grandemente en función del contenido en nanofibras en el composite.