Una nueva estrategia general para la fabricación de suspensiones altamente concentradas y viscoplásticas basadas en...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ciencia del coloide
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• La fabricación de suspensiones estables y concentradas es un desafío debido a las complejas fuerzas interpartículas.
• Los métodos convencionales a menudo requieren disolventes específicos para controlar las propiedades de la suspensión.
• Los nanotubos de carbono (CNT) ofrecen propiedades únicas, pero son difíciles de estabilizar en suspensiones concentradas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia general para la fabricación de suspensiones altamente concentradas, estables y viscoplásticas.
• Para demostrar esta estrategia utilizando aglomerados de nanotubos de carbono.
• Comprender el papel de la microestructura de las partículas en el control de las propiedades de la suspensión.

Principales métodos:

• Diseño de la estructura de la superficie de partículas para controlar las fuerzas de atracción entre partículas.
• Utilizando aglomerados de nanotubos de carbono (CNT) muy porosos, específicamente de nanotubos de carbono de pared única (SWNT) largos.
• Caracterización de la microestructura de los aglomerados de CNT y las propiedades de la suspensión resultantes (tensión de rendimiento, viscosidad).

Principales resultados:

• Las suspensiones viscoplásticas estables se fabricaron utilizando varios disolventes, independientemente de la elección del disolvente.
• La característica clave fue la alta porosidad y el espaciamiento específico dentro de los aglomerados de CNT, creando una red fina de paquetes de CNT.
• Las suspensiones exhibieron un comportamiento similar al sólido en reposo (estrés de rendimiento ~ 100 Pa) y un comportamiento similar al líquido bajo estrés (viscosidad ~ 1 Pa·s a 1000 s−1).
• Se observó una estabilidad excepcional en reposo, bajo flujo y durante el secado, lo que permite la fabricación de una película de SWNT uniforme de micrómetro de espesor.

Conclusiones:

• Se estableció una estrategia general para las suspensiones viscoplásticas estables y concentradas basadas en la microestructura de las partículas.
• La microestructura de los aglomerados CNT, particularmente la porosidad y el espaciamiento, es crucial para adaptar las fuerzas interpartículas.
• Este enfoque facilita la producción de películas CNT de alta calidad y ofrece un método versátil para la fabricación de suspensiones.