PROPIEDADES DIELÉCTRICAS DE COMPOSITOS FLEXIBLES 3-3 PREPARADOS POR INFILTRACIÓN DE PDMS EN ESTRUCTURAS CERÁMICAS POROSAS
Resumen
PROPIEDADES DIELÉCTRICAS DE COMPOSITOS FLEXIBLES 3-3 PREPARADOS POR INFILTRACIÓN DE PDMS EN ESTRUCTURAS CERÁMICAS POROSAS
Levy Ivana K.1, Owussu Francis2,3, Geiger Thomas2, Clemmens Frank2, Nüesch Frank3, Opris Dorina2, Negri Martín1,4
1 INQUIMAE-CONICET, Universidad de Buenos Aires, Av. Int. Guiraldes 2160, Ciudad Universitaria, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, 1428. E-mail: ivanaklevy@gmail.com
2 Empa, Überlandstrasse 129, Dübendorf, 8600.
3 EPFL, Rte Cantonale,1015, Lausanne, 1015.
4 Facultad de Ciencias Exactas, Universidad de Buenos Aires. Cdad. Universitaria,1428.
Introducción
El objetivo del trabajo1 es la obtención de compositos flexibles con esqueletos 3D de nanopartículas piezoeléctricas para su uso en electrónica flexible. La interconexión 3D de nanopartículas (nps) permite una mayor eficiencia en la transferencia del estrés mecánico, aumentando así la respuesta piezoeléctrica. Se utilizaron varios óxidos: CoFe2O4, ZnO, BaTiO3, BiFeO3 y BiFeO3 dopada con ytrio. La estructura porosa de nps es obtenida usando celulosa como molde, la cual es eliminada durante el proceso. La preparación incluye: la dispersión de nps y celulosa en agua, la eliminación del agua por congelado rápido seguido de liofilización y la descomposición térmica de la celulosa, el sinterizado de las partículas para obtener estructuras cerámicas porosas, para luego realizar la infiltración de estas estructuras bajo vacío con PDMS líquido. Finalmente, el PDMS es curado para dar un composito infiltrado (I). Los compositos se caracterizaron por SEM y TGA. Las respuestas dieléctricas fueron analizadas por espectroscopia de impedancia y polarización dieléctrica. El campo eléctrico de ruptura (EBD) y la constante dieléctrica estática fueron también determinados. Las respuestas fueron comparadas con las de compositos convencionales (C) preparados por dispersión de las nps en PDMS.
Resultados
Los estudios por microscopía SEM permitieron observar la estructura de conexión 3D de nps en los compositos I. Se observó que los compositos I presentan mejores propiedades dieléctricas respecto de los compositos C, reflejado en un aumento de la constante dieléctrica y de la función dieléctrica mientras que la disipación dieléctrica (tan d) permanece baja y menor que uno. A su vez, EBD aumenta. Se destaca el caso de BiFe-Y, donde la constante dieléctrica y la función dieléctrica aumentaron más que 600 %, cuando se comparan I y C, y EBDaumentó en un factor de 3.
Conclusiones
Los compositos I resultan flexibles y presentan amplias mejoras en las respuestas dieléctricas respecto de los convencionales. Los compositos I logrados presentan a su vez alta elasticidad, flexibilidad y moldeabilidad. Estas características representan una gran ventaja que podría ser aprovechada en dispositivos de electrónica flexible.
Referencias bibliográficas
1) Levy, I.K.; Owussu, F.; Geiger, T.; Clemmens, F.; Nüesch, F.; Opris, D.; Negri, R.M., European Polymer Journal, 2022,180,111616. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2022.111616
