Magnetoresistencia y elasticidad anisotrópica en elastómeros formados por cadenas de nanopartículas y nanotubos orientadas magnéticamente

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

San Miguel de Tucumán

Congreso; IV Reunión Nacional Sólidos 2011; 2011

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).