Centro tecnológico Cartif

Estudio de nuevos recubrimientos y materiales con adiciones de nanopartículas

Línea de investigación multidisciplinar que se realiza junto con la división de Medio Ambiente, con el fin de analizar los mecanismos físicos y químicos que tienen lugar en estos procesos utilizando diferentes técnicas de síntesis y caracterización.

1. Modificación de la microestructura del material

Uso de diferentes tipos de nanopartículas para mejorar diversas propiedades del material (propiedades mecánicas, autolimpieza, actividad fotocatalítica): SiO2, TiO2, Al2O3.

Estudio de los parámetros de mezcla, la dispersión de las nanopartículas y su funcionalización, la adhesión entre el recubrimiento y el sustrato, etc, para mejorar el efecto en el material de la adicción de nanopartículas.

2. Obtención de nuevos materiales y modificación de las propiedades de materiales existentes

• Materiales con baja densidad y propiedades mecánicas y tribológicas mejoradas (plásticos con nanorecubrimientos de elevada dureza, materiales cementicios con tenacidad mejorada).
• Materiales con actividad fotocatalítica y capacidad autolimpiante (plásticos, cerámicas, metales, vidrios, hormigón, piedra natural)
• Materiales con durabilidad y resistencia a fatiga y fluencia mejoradas.
• Materiales con propiedades superficiales (capacidad autolubricante)
• Materiales autoreparantes

3. Caracterización de propiedades mecánicas a escala nanométrica - Nanoindentación

• Caracterización de materiales desde la escala nanométrica hasta la micrométrica, combinada con modelización multi escala, con el fin de medir y estimar las propiedades del material tras la adicción de nanopartículas. Estimación de la evolución del material durante su vida en servicio (procesos de degradación, envejecimiento y fluencia).
• Caracterización de las propiedades mecánicas (módulo elástico y dureza), en recubrimientos, partículas, tubos, materiales homogéneos, compuestos, etc.
• Caracterización de las propiedades tribológicas (resistencia al rayado) de nanorecubrimientos y nanocomposites. Evaluación de la adherencia sustrato-recubrimiento.
• Medida de la rigidez en continuo: medida de propiedades mecánicas en función de la profundidad de indentación.
• Obtención de mapas de propiedades mecánicas usando la Técnica de Indentación Estadística

Proyectos destacados

1. Síntesis y aplicación de nanopartículas sobre matrices poliméricas, para la obtención de nuevas propiedades mecánicas, tribológicas y de autolimpieza (DEX-600100-2008-17)

Este trabajo se centra en la mejora de las propiedades de la matriz polimérica de base mediante la inclusión de nanocargas. Su desarrollo nos permite seguir profundizando en la línea de investigación de nanomateriales existente en el centro.

El objetivo principal es estudiar, desarrollar y optimizar los métodos a utilizar tanto en la aplicación de nanopartículas como para la proyección de nanorecubrimientos sobre matrices poliméricas con el fin de obtener propiedades mecánicas y tribológicas mejoradas, con actividad fotocatalítica que le dote de propiedades de autolimpieza y descontaminación. Asimismo se realiza la caracterización tanto nano como macroestructural de los materiales resultantes, de forma que sea posible garantizar su comportamiento en toda su vida útil.

La consecución de los objetivos del proyecto hará posible conocer el comportamiento de polímeros reforzados, optimizar las condiciones de procesado y mezcla, y permitirá no sólo un importante avance en la técnica empleada, sino en los métodos de caracterización. Más información en www.aplicanano.es

2. Estudio y aplicación de nanorecubrimientos con propiedades mejoradas

El objetivo principal del proyecto es desarrollar nanopartículas y capas delgadas cuya disposición en forma de recubrimiento o como incorporación a los materiales, contribuya bien a la mejora ambiental, mediante la degradación fotocatalítica de contaminantes gaseosos tales como hidrocarburos y NOx, o bien a alguna mejora en las propiedades resistentes del material. Se contempla, igualmente, la caracterización final y la valoración de las propiedades obtenidas, pues entender las propiedades estructurales de los materiales a nanoescala ayudará a poder conocer mejor los métodos de procesado y uso a utilizar.

3. Caracterización de materiales mediante la aplicación de modelos micromecánicos

Este proyecto se basa en el analisis de la microestructura de los materiales compuestos, así como en el estudio de materiales multifásicos y su caracterización mediante la aplicación de parámetros globales de propagación ultrasónica y modelos micromecánicos. Todo ello complementado con el desarrollo de técnicas de inspección basadas en la medida de la atenuación y velocidad ultrasónica.