Título

PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO QUÍMICO-ESTRUTURAL DE NANOCOMPÓSITOS Cu-MWCNT

PRODUCTION, STRUCTURAL AND CHEMICAL CHARACTERIZATION OF Cu-MWCNT NANOCOMPOSITES

Autoria

Oliveros, Martín Emilio Mendoza; Campos, Andrea Porto Carreiro; Machado, Izabel Fernanda; Solórzano, Guillermo

DOI

10.5151/2594-5327-21062

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Resumo

O objetivo deste trabalho consiste em produzir pastilhas de nanocompósitos de cobre reforçados com nanotubos de carbono de parede múltipla (MWCNTs), caracterizá-las e avaliar as propriedades mecânicas e de transporte elétrico resultantes em função da fração volumétrica dos CNTs. Nanocompósitos Cu-CNT foram produzidos por rota química a partir da dissociação de nitrato de cobre em solução contendo os nanotubos previamente funcionalizados, seguido de redução em atmosfera de hidrogênio. Pastilhas dos nanocompósitos foram produzidas usando spark plasma sintering (SPS), pois esse método tem apresentado os melhores resultados para sinterização de nanocompósitos. O tamanho de nanopartícula de cobre em pó observado variou entre 10 nm e 100 nm e o tamanho de grão de cobre do material sinterizado está entre 100 nm e 3 m. A caracterização por microscopia eletrônica de transmissão (MET) do pó confirma uma boa dispersão de CNTs, assim como a sua decoração com nanopartículas de Cu. A presença de carbono entre os contornos de grão do cobre nas pastilhas pode ser devida à eletro-migração ocorrida durante a sinterização. A dureza e resistividade elétrica dos nanocompósitos aumentam com o incremento da fração volumétrica de CNTs.

 

The objective of this study is to produce a “bulk” nanocomposite composed of copper reinforced with multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs), to characterize them and to evaluate the resulting mechanical and transport properties in function of CNT´s volume fraction. Nanocomposites Cu-CNT were produced by chemical route from dissociation of copper nitrate solution containing the CNTs functionalized previously, followed by reduction in hydrogen atmosphere. “Bulk” nanocomposite pellets were produced using spark plasma sintering (SPS) because this method has shown the best results for nanocomposites sintering. The size of copper nanoparticles was observed in the 10 nm – 100 nm range and copper grain size of sintered material was in the 100 nm – 3 m range. TEM characterization of powder confirmed a good dispersion of nanotubes as well as CNT decoration by Cu nanoparticles. The presence of carbon among Cu grain boundaries in the pellets was possible due to electro-migration across sintering. In conclusion, nanocomposite hardness and electrical resistivity increases with increasing CNT´s volume fraction.

Palavras-chave

Nanocompósito; Sinterização; MET; Propriedades de transporte.

Nanocomposites; Sintering; TEM; Transport properties.