Propiedades mecánicas de films de SiO2 mesoporosos con nanopartículas de Ag: estudios experimentales y simulaciones atomísticas

M. C. FUERTES; E. M. BRINGA; D. F. LIONELLO,

Buenos Aires

Congreso; XIX Encuentro de superficies y materiales nanoestructurados NANO 2019; 2019

Las propiedades mecánicas de sílice porosa fueron estudiadas en distintos trabajos [1], comparando resultados experimentales con cálculos de elementos finitos [2, 3]; el objetivo es evaluar principalmente propiedades de materiales porosos en el régimen elástico. Sin embargo, se encuentran relativamente pocos estudios de muestras porosas con poros en la mesoescala (poros ordenados de diámetros entre 2 y 50 nm), utilizando dinámica molecular, que permite identificar mecanismos que no son sencillos de considerar en los experimentos, incluyendo deformaciones plásticas, fractura, etc.En este trabajo se estudiaron films densos y mesoporosos de SiO2 con nanopartículas (NPs) de Ag sintetizadas mediante spin-coating sobre sustratos de silicio e irradiadas con rayos X (sincrotrón Elettra, Trieste) para consolidar el óxido y generar las NPs. Las muestras fueron caracterizadas estructuralmente mediante microscopía electrónica de transmisión (MET). En las muestras densas se observó una distribución bimodal de NPs: un grupo con diámetros entre 3 y 6 nm y otro con diámetros entre 10 y 15 nm. En las muestras mesoporosas se aprecian poros ordenados, NPs con diámetros entre 10 y 15 nm y huecos sin NPs. Adicionalmente, se desarrollaron simulaciones de deformación homogénea de una muestra densa de SiO2 amorfa, una de SiO2 con un poro y una de SiO2 con una NP de Ag dentro del poro. La muestra con el poro se fracturó a una deformación del 35%, la que tiene la NP de Ag al 37% y la densa por encima del 50%. Estos resultados preliminares sugieren que la porosidad es el factor principal que determina el comportamiento mecánico de estos sistemas. Estos resultados se compararán a futuro con ensayos de nanoindentación de las muestras sintetizadas. [1] H. Fan, C. Hartshorn, T. Buchheit, D. Tallant, R. Assink, R. Simpson, D.J. Kissel, D.J. Lacks, S. Torquato, C.J. Brinker, Nat Mater, 6 (2007) 418.[2] D. Jauffrès, C. Yacou, M. Verdier, R. Dendievel, A. Ayral, Microporous and Mesoporous Materials, 140 (2011) 120.[3] D. Jauffrès, R. Dendievel, M. Verdier, Thin Solid Films, 520 (2011) 430.