Magnetoresistencia y Elasticidad Anisotrópica en Elastómeros Formados por Cadenas de Nanopartículas y Nanotubos Orientadas Magnéticamente.

J. L. MIETTA; M. RUIZ; P. S. ANTONEL; O. E. PÉREZ; A. BUTERA; G. A. JORGE; T. MAEDER; R. M. NEGRI; A. G. LEYVA

San Miguel de Tucumán

Encuentro; IV Reunión Nacional de Sólidos; 2011

LABORATORIO DE FÍSICA DEL SÓLIDO, Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología, Universidad Nacional de Tucumán

- Se obtuvieron compositos estructurados, con propiedades magnéticas, elásticas y eléctricas anisotrópicas, mediante dispersiones de nanopartículas, nanotubos o nanohilos magnéticos en una matriz polimérica elástica que es curada en presencia de campo magnético uniforme. Para ello se sintetizaron distintas nanopartículas (CoFe(2-x)SmxO4, Ni0, Fe3O4, 3-30 nm), y nanotubos y nanohilos de CoFe2O4. Las nanopartículas de CoFe(2-x)SmxO4 y Fe3O4 fueron recubiertas con plata, obteniéndose compuestos simultáneamente magnéticos y conductores de electricidad. -La preparación de los compositos estructurados consiste en dispersar los nanomateriales en un polímero elastómero (polidimetilsiloxano, PDMS) y realizar el curado del composito PDMS-nanomateriales a 75 °C en presencia de un campo magnético uniforme (0.3 T). Para ello se diseñó especialmente un molde rotatorio que permite asegurar homogenización durante el curado y facilidad para desmoldar. Por este procedimiento se obtienen compositos elásticos con presencia de cadenas formadas por aglomeración de nanopartículas y/o nanotubos, alineadas en la dirección del campo magnético aplicado durante el curado, las cuales fueron observadas y analizadas por SEM [1]. - Las propiedades elásticas de los compositos estructurados se midieron empleando un Analizador de Textura. Se midió el módulo de Young (E) en las direcciones paralela y perpendicular a las agujas, obteniéndose valores significativamente mayores de E en la dirección paralela a las cadenas, llegando a medirse valores de E veinte veces mayores en dicha dirección que en la perpendicular a las cadenas al utilizar nanotubos de  CoFe2O4.   - Las propiedades magnéticas de los nanomateriales y de los compositos finales fueron investigadas por VSM y SQUID. Algunos presentan superparamagnetismo a temperatura ambiente (Fe3O4 y CoFe2O4 de 3 nm) y los restantes se encuentran magnéticamente bloqueados. Los compositos presentan anisotropía magnética, determinada por FMR, posiblemente debido a la anisotropía magnetocristalina de los nanomateriales sintetizados. - Los compositos formados por nanopartículas de magnetita recubiertas con plata, Fe3O4@Ag, presentan comportamiento óhmico, cuya resistencia eléctrica (R) es  anisotrópica (R^ >  R//) y, en cada dirección, varía con la presión mecánica aplicada (P) y la presencia de campo magnético (H).  En ausencia de H,  R disminuye con P en forma no lineal (posiblemente por efectos de percolación, [2]), mientras que en presencia de campo magnético R^ disminuye exponencialmente con el campo. Estas propiedades son de alta potencialidad para el desarrollo de sensores de presión, sensores de campo magnético y actuadores magnetoresistivos.   Referencias [1] P.S.Antonel et al., J.Applied Physics (2011). Accesible on line. DOI: 10.1063/1.3624602. [2] R.M.Negri, et al., J.Applied Physics 107, 113703 (2010).