Síntesis y caracterización del compósito Poly (ethylene glycol) PEG/v2o5 (2010)
Se sinterizó películas de PEGx/V2O5 variando la razón molar del polímero x= 0;2; 0;4; 0;6; 0;8; 1, sobre sustratos de vidrio previamente tratados. Se crecieron inicialmente películas de V2O5nH2O, sobre sustratos de vidrio comercial, para determinar las condiciones óptimas para la síntesis del compósito. Se implementó y configuró un conjunto de instrumentación electrónica para realizar mediciones de resistividad eléctrica en función de la temperatura basados en la técnica de cuatro puntas de van der Pauw. En la obtención del sol precursor (pentóxido de vanadio hidratado) se empleó el método de sol-gel (ruta del ácido peroxovanádico). Se evaluaron las propiedades estructurales, vibracionales, ópticas y eléctricas en función de la concentración del precursor en polvo (-V2O5) a 55mM y 101mM, y del tiempo de envejecido del sol precursor (para los días 3, 5, 7, 9 y 11 posterior a la reacción). Las películas PEGx/V2O5, fueron obtenidas mezclando el sol precursor (V2O5.nH2O) a una concentración de 101mM, y para un tiempo de crecimiento de 9 días, con poly(ethylene glycol), PEG, de peso molecular 10.000. Los compósitos fueron caracterizados utilizando difracción de rayos-X (XRD), espectroscopía -Raman, espectrofotometría UV-Visible, calorimetría diferencial de barrido (DSC) y el equipo implementado. El análisis de los resultados para las películas de V2O5.nH2O, sugieren una fuerte dependencia entre el tipo de estructura (cristalina-amorfa) y la concentración del óxido de vanadio en polvo, que probablemente es debido a un aumento en la velocidad de nucleación y cristalización (entre mayor sea la concentración del precursor en polvo, más rápida es la formación de los nanocristales). El grado de hidratación del gel n, aumenta con el tiempo de gelación del sol precursor hasta un valor de saturación, al igual que la calidad cristalina de las películas. A partir de espectroscopía -Raman fue posible determinar la presencia de una fase tensionada compresivamente a lo largo del plano cristalográfico a-b, una fase amorfa y la presencia de iones V4+ y V5+, importantes para la descripción de las propiedades de transporte. Los espectros de absorción óptica, revelaron una energía de brecha prohibida (Band-Gap), del tipo indirecto (asistido por un fonón), cuyo valor se ve levemente modificado por los cambios estructurales y vibracionales mencionados anteriormente. Mientras que las propiedades eléctricas presentaron un comportamiento acorde con el modelo del pequeño polarón, con una leve dependencia de la temperatura de transición (polarones enlazados y libres) respecto al grado de hidratación del gel. Los análisis de los resultados del compósito PEGx/V2O5, revelaron una estructura predominantemente dominada por la del precursor polimérico (un resultado inusualmente reportado en la literatura para este tipo de compuestos), con la aparición de dos nuevos picos de difracción aún sin identificar. Las películas presentan un cambio en la orientación preferencial de crecimiento, respecto al PEG en polvo, cuya distancia interplanar presenta una disminución en función del aumento en la concentración del polímero. El tamaño de cristalito determinado fue casi constante y es mucho mayor al del poly(ethylene glycol) en polvo, sugiriendo un mejoramiento en la calidad cristalina del compósito obtenido. Los resultados Raman, corroboraron los obtenidos por XRD, asociados a los modos vibracionales del precursor polimérico principalmente y algunos modos asociados con el V2O5, que verificaron la presencia de los compuestos en forma de compósito y sugiere una alta sensibilidad de la estructura del pentóxido de vanadio a la concentración del PEG. Las películas presentaron una alta sensibilidad a la radiación de haz, caracterizada por una degradación de las muestras, efecto que no fue visualizado para ninguno de los compuestos precursores. Los termogramas DSC del compósito mostraron una transición vítrea, una exoterma de cristalización (que no se visualiza para los precursores en polvo), una endoterma de fusión del agua (presente en el sol precursor) y una endoterma de fusión asociado al PEG, cada uno de estos procesos térmicos, fue analizado en función de la concentración del precursor polimérico en polvo. Las propiedades eléctricas del compósito, presentaron un doble comportamiento en función de la temperatura, caracterizado por una región semiconductora y metálica. Los resultados obtenidos, sugieren una incorporación favorable del polímero al óxido hasta una concentración de 0;6 en razón molar. A partir de dicho valor, se crea un proceso de saturación el cual no permite una mezcla homogénea del compósito, e incide sobre la conductividad eléctrica, la energía de activación, la temperatura de transición eléctrica y la temperatura de cristalización que se relaciona con las propiedades estructurales y vibracionales, del compósito sinterizado (Texto tomado de la fuente)