Síntesis de materiales compuestos basados en polímeros conductores y nanopartículas magnéticas

GABRIEL PACIARONI; CARLOS ACHA; P. SOLEDAD ANTONEL

El Calfate

Congreso; XXIII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2023

Asociación Argentina de Investigaciones Fisicoquímicas

Introducción: Los materiales híbridos formados por nanopartículas (NPs) inorgánicasembebidas en una matriz de polímero conductor resultan de interés debido a laposibilidad de combinar y mejorar las propiedades (mecánicas, magnéticas,termoeléctricas) de los materiales precursores. Estos compositos poseen variedad deaplicaciones en sensores, blindajes eléctricos y magnéticos, entre otras [1].En este trabajo se prepararon, mediante síntesis química, compositos basados en NPsde CoFe2O4 y diferentes polímeros conductores: polietilendioxitiofeno (PEDOT),polianilina (PANI) y polipirrol (PPy). Las NPs fueron sintetizadas por coprecipitación enmedio alcalino y, para la preparación de los compositos, se empleó ácidododecilbencensulfónico (DBSA), quien actúa como agente protector de las NPs y comomedio ácido necesario para la polimerización. Los materiales fueron caracterizadosmediante microscopía electrónica, DRX, medidas de magnetización y de conductividadeléctrica, con el objetivo de estudiar la influencia de las distintas variables de síntesis enlas propiedades finales obtenidas.Resultados: Se compararon, por un lado, materiales compuestos sintetizados condistintos polímeros conductores, variando el agente oxidante (persulfato de amonio oFeCl3) y el tiempo de síntesis. Las mediciones de DRX muestran el patrón de difracciónde CoFe2O4, con tamaños de cristalita similares a las NPs puras (14 nm), indicando quelas mismas se mantienen intactas durante la síntesis de los compositos. Además, estasmediciones sugieren que los materiales tienen un alto contenido de NPs. Comparandosus medidas de magnetización con las de las NPs puras, se estimó la proporción dematerial magnético en los mismos. Por otro lado, para los compositos basados enPEDOT, se estudió la influencia de la concentración de reactivos empleada en la síntesisen la magnetización y conductividad eléctrica obtenidas. Se obtuvo, por ejemplo, queemplear concentraciones 0,1 M de EDOT y DBSA resulta en una magnetización máximade 37 % respecto de las NPs puras, valor que aumenta a 78% al reducir dichasconcentraciones a un tercio. Esto indica que una mayor concentración de monómero dalugar a un material con mayor proporción de polímero.Compositos basados en PEDOT, PANI y PPy resultaron tener conductividades de 2x10-3, 7x10-4 y 2 S/cm, respectivamente, las cuales disminuyeron tanto al reducir laconcentración de DBSA, como tras tratar los compositos con NaOH. Esto sugiere queel dopaje de los polímeros afecta la conducción eléctrica de estos materiales.Conclusiones: Los parámetros involucrados en la síntesis de estos materiales jueganun rol importante en las propiedades finales obtenidas. En particular, al variar laidentidad del polímero y la concentración de reactivos es posible sintonizar lacomposición, las propiedades magnéticas y la conductividad eléctrica. Los resultadosobtenidos motivan el estudio de la respuesta eléctrica frente a estímulos externos.Referencias: [1] Iqbal, S., Ahmad, S., J. Ind. Eng. Chem., 2018, 60, 53-84.