Characterisation of Cu-CNTs composite electrical properties in elevated temperatures

Caracterización de las propiedades eléctricas de compuestos Cu-CNTs a temperaturas elevadas

La tendencia actual hacia la nanotecnología crea posibilidades para su uso en la ciencia de materiales como material de fabricación con propiedades extraordinarias, y es uno de los objetivos de los científicos en este campo. Los nanotubos de carbono, en particular, resultan prometedores por sus propiedades eléctricas, térmicas y mecánicas, que han despertado el interés de investigadores de todo el mundo. Este artículo se centra en el proceso de fabricación del compuesto Cu-CNT mediante pulvimetalurgia y el proceso de extrusión KOBO, su posterior proceso de estirado en frío y la prueba de resistencia eléctrica a temperatura elevada. Como demuestran los datos obtenidos, cuanto mayor es el contenido de CNT menor es la resistencia eléctrica.

INTRODUCCIÓN

Las elevadas propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas de los materiales compuestos de nanotubos de carbono (CNTs) [1-5] son una razón directa para la investigación mundial relativa a la síntesis de materiales compuestos de matriz metálica de CNTs con el fin de mejorar las propiedades de explotación de los materiales utilizados actualmente [6-11]. El interés particular de los estudios realizados se centra en mejorar las propiedades eléctricas de los compuestos de matriz metálica [12], que en la mayoría de los casos se sintetizan utilizando cobre y aleaciones de cobre [13]. Un análisis de la literatura indica que este objetivo no se ha alcanzado a temperatura ambiente. En [14] los autores mostraron que la adición de máx. 3 % en peso de MWCNTs al cobre aumenta la resistividad a temperatura ambiente del material de 3,9 hasta 5,1-10^-8 W-m. Esto está en concordancia con los resultados de la investigación mostrada en [15], que demostró que con un aumento de la fracción de volumen de CNTs hasta el 20%, la conductividad eléctrica disminuye hasta el 45% IACS.

Los últimos estudios sobre las propiedades eléctricas de los compuestos CuCNTs mostraron, por el contrario, que la adición de nanotubos al cobre puede aumentar las propiedades eléctricas del compuesto a temperatura elevada, lo que está directamente relacionado con las propiedades eléctricas/térmicas de los CNTs y también de otros materiales basados en el carbono como el grafeno. En [16] los autores mostraron que debido al menor coeficiente de resistencia a la temperatura de los CNTs, la conductividad del compuesto Cu-CNTs, medida a la temperatura de 80 °C, estaba al mismo nivel que para la muestra de cobre de referencia. 

Además, el aumento de la temperatura hasta 227 °C dio lugar a la duplicación del valor de conductividad del material compuesto.