Compositos elastómeros estructurados con CoFe2-xSmxO4: efecto de la sustitución por samario en la estructura cristalina y propiedades magnéticas magnéticas

MARIANO M. RUIZ; P. SOLEDAD ANTONEL; OSCAR PEREZ; GUILLERMO JORGE; MIREILLE PEREC; MARTÍN NEGRI

Córdoba

Congreso; XVII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2011

Asociación Argentina de Investigaciones Fisicoquímicas

Introducción La producción de materiales inteligentes con propiedades magnéticas moduladas por la sustitución con tierras raras tiene potenciales aplicaciones para el desarrollo de sensores de presión y campo magnético, actuadores para microfluidos y dispositivos de alta densidad de memoria. Ésto motiva el estudio de la influencia en las propiedades magnetorheológicas de elastómeros estructurados con CoFe2-xSmxO4- PDMS al sustituir hierro por samario en nanopartículas magnéticas de ferritas de cobalto.2-xSmxO4- PDMS al sustituir hierro por samario en nanopartículas magnéticas de ferritas de cobalto. Objetivos El primer objetivo es la síntesis y caracterización de nanopartículas magnéticas de CoFe2-xSmxO4 (x=0, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5). Luego analizamos la variación de las propiedades cristalinas y magnéticas en función de la proporción de samario. El paso siguiente es la dispersión de las nanopartículas en polidimetilsiloxano (PDMS), curando la mezcla de nanopartículas-PDMS en presencia de un campo magnético uniforme para introducir anisotropía magnética. Finalmente las propiedades magnéticas y elásticas de los compositos resultantes son medidas en función de la orientación.2-xSmxO4 (x=0, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5). Luego analizamos la variación de las propiedades cristalinas y magnéticas en función de la proporción de samario. El paso siguiente es la dispersión de las nanopartículas en polidimetilsiloxano (PDMS), curando la mezcla de nanopartículas-PDMS en presencia de un campo magnético uniforme para introducir anisotropía magnética. Finalmente las propiedades magnéticas y elásticas de los compositos resultantes son medidas en función de la orientación. Resultados Se diseñó un reactor Dewar con control de temperatura con el fin de realizar la síntesis por el método de coprecipitación. Se dejó gotear una solución ácida de FeCl3.6H2O, CoCl2.6H2O y SmCl3 (aq) en relación estequiométrica sobre una solución de NaOH (pH=12, T=80 ºC) con agitación permanente. Las nanopartículas obtenidas se lavaron con ciclos de centrifugación y resuspensión en agua Milli-Q, y secadas en estufa de vacío a 40 ºC durante 24 horas. Se caracterizaron por XRD, TEM y SEM, indicando una disminución del tamaño de las nanopartículas al aumentar la proporción de samario (aproximadamente 30 nm). Se obtuvieron curvas de magnetización a temperatura ambiente mediante VSM (del inglés, Vibrating Sample Magnetometer) mostrando un comportamiento ferromagnético con campo coercitivo casi constante y disminución de la magnetización de saturación con el aumento de la cantidad de samario. Se mezclaron el PDMS comercial y el agente entrecruzador en proporciones definidas y luego se adicionó las nanopartículas magnéticas (10% p/p). La mezcla líquida resultante, se depositó en un molde cilíndrico que es parte de un dispositivo diseñado para realizar el curado a una dada temperatura (75ºC) en presencia de un campo magnético (0,3 Tesla) durante 4 horas. Se realizaron ciclos magnéticos, curvas de elasticidad y determinaciones del módulo de Young en función de la orientación del composito.3.6H2O, CoCl2.6H2O y SmCl3 (aq) en relación estequiométrica sobre una solución de NaOH (pH=12, T=80 ºC) con agitación permanente. Las nanopartículas obtenidas se lavaron con ciclos de centrifugación y resuspensión en agua Milli-Q, y secadas en estufa de vacío a 40 ºC durante 24 horas. Se caracterizaron por XRD, TEM y SEM, indicando una disminución del tamaño de las nanopartículas al aumentar la proporción de samario (aproximadamente 30 nm). Se obtuvieron curvas de magnetización a temperatura ambiente mediante VSM (del inglés, Vibrating Sample Magnetometer) mostrando un comportamiento ferromagnético con campo coercitivo casi constante y disminución de la magnetización de saturación con el aumento de la cantidad de samario. Se mezclaron el PDMS comercial y el agente entrecruzador en proporciones definidas y luego se adicionó las nanopartículas magnéticas (10% p/p). La mezcla líquida resultante, se depositó en un molde cilíndrico que es parte de un dispositivo diseñado para realizar el curado a una dada temperatura (75ºC) en presencia de un campo magnético (0,3 Tesla) durante 4 horas. Se realizaron ciclos magnéticos, curvas de elasticidad y determinaciones del módulo de Young en función de la orientación del composito. Conclusiones La sustitución de hierro por samario modifica las propiedades de las nanopartículas. Los compositos obtenidos muestran anisotropía magnética y elástica, y su variación en función de la proporción de samario actualmente se encuentra en investigación.