TESIS PARA OBTENER EL GRADO DE MAESTRÍA EN CIENCIAS: “FORMACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PELÍCULAS SEMICONDUCTORAS: A) POLÍMEROS DE LITIO B) POLÍMEROS BIODEGRADABLES”

Abstract

En ingeniería los materiales de polímeros conductores son de suma importancia para diversas aplicaciones, tales como, dispositivos de visualización (Singh et al., 2004), películas fotográficas, pantallas, sensores (Malathi y Tamilarasan, 2014), baterías (Flora et al., 2012; Heishi et al., 2013) y dispositivos biomédicos (Krishnaswamy et al., 2014). Cabe destacar que existen dos enfoques para obtener polímeros conductores. En el primer caso se requiere de un monómero, que al ser polimerizado, genera sitios de electrones deslocalizados los cuales se mueven libremente por la cadena polimérica, impartiendo conductividad eléctrica al polímero; tal es el caso del polipirrol (PPy) y polianilina (PANI) (Guo y Ma, 2014). Para el segundo caso, los compuestos conductores son formados a partir de la incorporación de cargas conductoras (negro de humo, nanofibras de carbono, nanotubos de carbono), partículas de metal (níquel, hierro, etc.) o una sal (Li, Na, K) a un polímero aislante, formando de esta manera el polímero semiconductor (Jana et al., 2007). En los últimos años se han realizado estudios de polímeros de litio, tomando un papel importante en dispositivos electrónicos, como teléfonos celulares, baterías para automóviles, cámaras fotográficas. La primera síntesis de un polímero electrolito se llevó a cabo en los años 80s, con la obtención de un polímero electrolito a base de poli(óxido de etileno) (PEO), formando un complejo entre una sal de litio y un polímero de coordinación (Armand et al., 1979). Rajendran y Uma (2000), prepararon películas de polímero a partir de poli(metacrilato de metilo) (PMMA) y LiBF4 con diferentes concentraciones de plastificante (ftalato de dibutilo), donde la conductividad iónica de estos polímeros a temperatura ambiente fue del orden 10–3 a 10–4 S/cm y aumenta de forma proporcional con la temperatura. Florjan et al. (2004), prepararon copolímeros de acrilonitrilo-acrilato de butilo (AB) en sales de aluminio y litio (LiI, LiN(CF3SO2)2, LiClO4, LiAlCl4, LiCF3SO3, y LiBF4), estos copolímeros presentaron alta conductividad iónica del rango de 10-4 -10-7 S/cm. En la actualidad se estudian polímeros que presenten alta conductividad iónica a temperatura ambiente con gran carga específica, por 7 ejemplo, en baterías de litio. Wang et al. (2009), estudiaron las propiedades de transporte de polímeros electrolitos Poli(acrilato-co-imida) en baterías de litio, para ello estudiaron la conductividad iónica en función de las unidades repetidas de poliacrilatos. Obtuvieron una conductividad iónica óptima con el poli(etilenglicol) metacrilato de metil eter-bismaleimida (PEGMEMA1100-BMI) de 4.8×10–3 S/cm a 25 °C, alcanzando una capacidad de carga de 727mAh. Se realizó la formación de películas semiconductoras de litio, utilizando yoduro de litio (LiI) y tetrafluoroborato de litio (LiBF4) dentro de una matriz polimérica a base de látex de poli(metacrilato de metilo-co-acrilato de butilo) (poli(PMMA-co-AB)). Usando diferentes concentraciones de sales litio, para determinar la conductividad iónica en la región de la semiconducción.