In this Project epoxy-based composites loaded with carbon nanotubes were prepared, with the aim of evaluating their applicability as electromagnetic shields in the GHz frequency range. For this purpose, two different methods of nanoreinforcement dispersion have been attempted: infiltration of the epoxy within a preformed laminar structure of carbon nanotubes (buckypaper) and direct high-energy ultrasonic dispersion of carbon nanotubes in the uncured matrix. Through these techniques composites were manufactured and their electromagnetic shielding efficiency has been assessed. The results have been justified based on the morphological differences of carbon nanotubes derived from each preparation method. Subsequently magnetite-decorated carbon nanotubes were incorporated by ultrasonic dispersion, in order to study a possible electromagnetic synergy between magnetic inclusions and electric charge carriers. Electromagnetic shielding efficiency of this composite was evaluated and compared with results previously obtained from the materials containing only carbon nanotubes. Besides electromagnetic shielding characteristics, materials were characterized by complementary methods as Transmission Electron Microscopy (TEM and HR-TEM), X-ray diffraction (XRD) and Vibrating Sample Magnetometry by (VSM). The results presented suggest that these materials could be suitable as high frequency electromagnetic absorbers. EMI shielding values have been achieved up to 11 dB with a specific thickness of less than 1mm, supporting the relevance of this line of research. http://es.linkedin.com/in/antoniomcb/

1. NANOCOMPUESTOS EPOXI/CNTS PARA SUNANOCOMPUESTOS EPOXI/CNTS PARA SU
APLICACIÓN EN TECNOLOGÍAS DEAPLICACIÓN EN TECNOLOGÍAS DE
APANTALLAMIENTO ELECTROMAGNÉTICOAPANTALLAMIENTO ELECTROMAGNÉTICO
PROYECTO FIN DE CARRERAPROYECTO FIN DE CARRERA
INGENIERÍA INDUSTRIALINGENIERÍA INDUSTRIAL
TutoraTutora: María Crespo: María Crespo
DirectorDirector: Javier Pozuelo: Javier Pozuelo
Antonio Martín-CobosAntonio Martín-Cobos

2. Nanocomposites con CNTs
Motivación1.
- Apantallamiento electromagnético (EMI)
- Nanocomposites poliméricos
- Nanotubos de carbono (CNTs)
- Preparación de nanocomposites
- Evaluación del apantallamiento electromagnético
Índice
2. Introducción
3.
Nanocomposites con CNTs y nanopartículas magnéticas4.
- Composites con CNTs decorados con nanopartículas
(NP’s) magnéticas
- Evaluación del apantallamiento electromagnético
Conclusiones y trabajo futuro5.

3. Avión furtivo
Protección de equipos
electrónicos
1. Motivación 1
dispositivo
componentes

4. •Reflexión:
•Absorción:
µπ
σ
···2
log105.39
f
SEr +=
σµπ
δ
···7.8 fd
d
fSEa =





=
Buscamos materiales con:
•↑ conductividad
•↑ permeabilidad
2. Introducción.
Apantallamiento EMI
¿Metales? NO
Nanocomposites poliméricos
que incorporen CNTs 2

5. Buckypapers
US-CNTs/epoxi
2. Introducción.
Nanocomposites poliméricos
• Matriz epoxi
• ↓ peso
• ↓ coste
• Fácil procesado
• Fluidez
• Nanotubos de carbono
• Red conductora
σ
3
Formados por:
• Matriz
•Carga
Combinar las
mejores
propiedades

6. Parámetros que intervienen en
sus características:
• Relación de aspecto (L/d)
• Número de capas
• Cantidad de defectos
SW/MW
CNTs
CNx
2. Introducción.
Nanotubos de carbono
Fabricación: CVD
4

7. Buckypapers
infiltrados
US-
CNTs/epoxi
e ≈ 300μm
3. Nanocomposites
con CNTs
e ≈ 2 mm
baño
ultrasonidos 5
curado
curado
Poli(propilenglicol) diglicidil
éter
(DER 736, Dow Chemicals)
•Flexible
•Baja viscosidad
•Translúcida
CNx
CNTs
oxidación
UV
CNTs
oxidación

8. ε = ε´+ ε´´ σ= 2·π·f· ε0 ·ε´´
σµπ ···7,8 fdSEa =
• Reflexión y absorción
(4 parámetros de scattering):
S11 S12 S21 S22
• Medida más real
2
21
2
111
log10
S
S
SEa
−
=
6
3. Nanocomposites
con CNTs
permitividad
parte complejaparte real
conductividad eléctrica
permeabilidad
magnética
Shielding
Efficiency
Analizador
de redes
Analizador
de redes

9. Buckypaper
US-CNTs/epoxi
Buckypaper
US-CNTs/epoxi
7
3. Nanocomposites
con CNTs

10. Sonda de líquidos
sobreestima apantallamiento
por reflexión y desestima
apantallamiento por
absorción
3. Nanocomposites
con CNTs
absorción
reflexión
total
absorción
reflexión
total
8

11. •Aumento del
apantallamiento total
•Aumento del ancho de
banda apantallada
•Límite a altas frecuencias
3. Nanocomposites
con CNTs
¿Cómo podemos mejorar
la absorción?
9

12. Hc y Mr ≈ 0
M
H
Efecto del tamaño de partícula:
Dc
MultidominioMonodominio
Superparamagnetismo
D (nm)
µr
4. CNTs y
Nanopartículas magnéticas
Hc(Oe)
Magnetita (Fe2+
(Fe3+
)2O4)
10
Ciclo de histéresis

13. US-CNTs Mag/epoxi
e ≈ 2 mm
4. CNTs y
Nanopartículas magnéticas
baño
ultrasonidos
11
CNTs
oxidación
CNTs
oxidados
TREG
Fe3(acac)
(III)
H2SO4 HNO3

14. τ (nm)
MWCN
Ts-
Bayer
5,95
CNx 8,62
CNTs-Bayer
CNx
4. CNTs y
Nanopartículas magnéticas 12

15. CNx:
•Nanopartículas agrupadas
en racimos
•Peor distribución
4. CNTs y
Nanopartículas magnéticas 13
MWCNTs-Bayer:
•Mayor densidad de nanopartículas
•Mejor dispersas

16. Coercitividad: Hc=33,68 Oe
Tamaño de
partícula de
6-8 nm
=
Comportamiento
superpara-
magnético
4. CNTs y
Nanopartículas magnéticas
Magnetización de
saturación: Ms=14,79 emu/g
+
DRX
TEM
14

17. Composite con
CNTs decorados
con magnetita
5. CNTs y
Nanopartículas magnéticas
Composite con
CNTs sin
magnetita
15

18. CONCLUSIONES
16
5. Conclusiones y
trabajo futuro

19. • Buckypapers infiltrados ↑ apantallamiento y ↑ conductividad
•Composites US-CNTs/epoxi apantallamiento menor, pero más
sencillos de fabricar
•La decoración con nanopartículas
magnéticas aumenta - Apantallamiento
-Conductividad eléctrica
6. Conclusiones y
trabajo futuro 17

20. •Mejorar la preparación de buckypapers infiltrados
•Estudiar en detalle el efecto del espesor sobre el
apantallamiento
•Estudiar en profundidad las propiedades apantallantes de los
composites mediante sonda coaxial
5. Conclusiones y
trabajo futuro 18
e ≈ 300μm e ≈ 2 mm

21. TribunalTribunal
María González
Antonio Aznar
Viviana Jehová
ProfesoresProfesores
María Crespo
Javier Pozuelo