Carbon nanotube buckypaper reinforced polymer composites: a review

Compuestos poliméricos reforzados con papel bucky de nanotubos de carbono: una revisión

Esta revisión proporciona información valiosa sobre las características generales, las condiciones de procesamiento y las propiedades físicas del papel bucky (BP) de nanotubos de carbono y sus compuestos poliméricos. La filtración al vacío es la técnica más utilizada para fabricar BP, ya que los nanotubos de carbono se dispersan en una solución acuosa con la ayuda de un tensioactivo. Trabajos anteriores han informado de que las propiedades mecánicas de los BP preparados mediante la técnica de filtración al vacío son relativamente débiles. En cambio, la incorporación de materiales poliméricos en esas nanoestructuras reveló una mejora significativa de su comportamiento mecánico, ya que se optimiza la impregnación entre matriz y BP. 

La conductividad eléctrica de los compuestos BP/polímero puede alcanzar valores de hasta 2000 S/m, que son varios órdenes de magnitud superiores a los de los compuestos CNT/polímero tradicionales. Además, el BP puede mejorar notablemente la estabilidad térmica de las matrices poliméricas, lo que abre nuevas perspectivas para utilizar este material en aplicaciones ignífugas.

INTRODUCCIÓN

Desde el descubrimiento de los nanotubos de carbono (CNTs) en 1991 por Iijima, los CNTs han atraído mucho interés debido a sus propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas superiores, lo que los convierte en un candidato ideal de nanorelleno en la preparación de nanocompuestos poliméricos nanoestructurados. La posibilidad de obtener compuestos avanzados con propiedades multifuncionales ha atraído los esfuerzos de investigadores tanto de la industria como de la academia. La industria asume sus aplicaciones potenciales como dispositivos de nanoelectrónica y materiales estructurales ultraligeros. 

Desde el primer informe de síntesis de nanocompuestos poliméricos nanoestructurados por Ajayan en 1994, el número de artículos de investigación relacionados con los CNTs reforzados con compuestos poliméricos ha aumentado exponencialmente, con más de 2000 publicaciones en 2010. Por otro lado, una de las limitaciones para la aplicación industrial de los CNTs es su alto precio en relación con el valor del polímero. Esta barrera se puede superar cuando los CNTs proporcionan una mejora significativa en las propiedades de polímeros de alto rendimiento para aplicaciones de alta gama.

Un nanotubo de carbono se puede definir como cilindros compuestos de planos de grafito enrollados con diámetros en escala nanométrica. Aunque similares en composición química al grafito, los CNTs son altamente anisotrópicos, y es esta topología la que distingue a los nanotubos de otras estructuras de carbono y les da sus propiedades únicas. Además, son materiales de carbono unidimensionales que tienen una relación de aspecto mayor de 100. Básicamente, existen dos tipos principales de CNTs: nanotubos de carbono de pared única (SWCNT) y nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT) como se ilustra en la Figura 1.