“Preparación y caracterización electroquímica de composites de Poli (ácido láctico) / Polianilina / Nanotubos de carbono para la elaboración de electrodos conductivos.”

Abstract

En el presente trabajo se propone el desarrollo de un material compuesto biodegradable, que posea la capacidad de ser usado como electrodo electroquímico y que a su vez sea capaz de imprimirse en 3D mediante del método de modelado por deposición fundida. Para ello, se propuso como matriz al polímero biodegradable poli(ácido láctico) (PLA) y como elementos de refuerzo el polímero conductor polianilina (PANI) y nanotubos de carbono (NTC). La polimerización de anilina para formar el polímero conductor PANI se llevó a cabo a bajas temperaturas (~4 °C). Primero, se realizó el lavado, filtrado y purificación del PANI polimerizado, para después ser caracterizado mediante espectroscopia infrarroja por transformadas de Fourier para corroborar los grupos principales y las impurezas que se obtuvieron. La difracción de rayos X se empleó para cuantificar su cristalinidad y comparar los diferentes lotes fabricados. Por último, se emplearon técnicas electroquímicas como la voltamperometría cíclica para intentar estimar la cantidad de grupos quinonoides y bencenoides del polímero formado. En general, estos análisis no solo sirven para comprobar la correcta síntesis del polímero, sino para verificar la variabilidad existente entre los diferentes lotes fabricados. La matriz del material compuesto (PLA) y los elementos de refuerzo (PANI y NTC) fueron mezclados inicialmente de forma física con variaciones de proporciones en peso de 0, 5 y 10% PANI y 0, 2.5, 5% NTC. La mezcla fue extruida en un extrusor de doble husillo en forma de filamento en donde se obtuvieron diámetros de 1.75 +/-10 mm. Los filamentos obtenidos fueron caracterizados mediante análisis térmico de calorimetría diferencial de barrido (DSC), para verificar cambios en la cristalinidad de los materiales o recorridos en los puntos de fusión del PLA debido a los materiales de refuerzo, pruebas eléctricas de conductividad de dos puntas a una frecuencia especifica, para comprobar si los materiales pueden ser usados como electrodos y pruebas mecánicas de tensión (resistencia a la tracción, ruptura a la elongación y módulos de tensión), para estudiar si los materiales de refuerzo modifican las propiedades mecánicas de los filamentos del material compuesto. Finalmente, los filamentos extruidos se imprimieron usando una impresora 3D, mediante la tecnología de modelado por deposición fundida. Se crearon electrodos electroquímicos con los que se realizaron pruebas de voltamperometría cíclica para corroborar el correcto funcionamiento del material obtenido y si este puede ser usado como electrodos electroquímicos de trabajo.