Estudio del estado del arte de las propiedades físicas y mecánicas de geopolímeros dopados con nanopartículas de óxido de grafeno

Abstract

El principal objetivo de este proyecto es analizar y evaluar las propiedades físicas y mecánicas de geopolímeros dopados con nanopartículas de óxido de grafeno. Se realiza una primera introducción, donde se comentará el origen, las estructuras y los diferentes métodos de síntesis para la obteción del grafeno, óxido de grafeno (GO) y óxido de grafeno reducido. También se mostará a gran escala como es el mercado, hoy en día, a nivel mundial del grafeno y algunas de las empresas dedicadas a este sector en España. En segundo lugar, se especificarán algunas de las aplicaciones del grafeno y óxido de grafeno para la adsorción de metales pesados, la creación de baterías de dispositivos electrónicos de bajo coste de óxido de grafeno y la modificación de las propiedades de pigmento azul. Otra de las aplicaciones discutidas, es la fabricación de supercondensadores debido a su amplia superficie específica, la alta conductividad eléctrica y la estabilidad química, así como las propiedades mecánicas, térmicas y ópticas. Además, se realizará un estudio sobre el efecto del óxido de grafeno modificado con amina orgánica sobre la resistencia al envejecimiento, la pérdida de rodadura y la resistencia al deslizamiento en húmedo de la solución caucho de estireno-butadieno polimerizado. Ante la diversidad de geoplímeros que existen, se hará una introducción sobre los mismos, se describirán las distintas cadenas y mecanismos de la reacción de geopolimerización, las materias primas utilizadas para fabricarlos, sus propiedades y características (física, química, mecánicas y medioambientales) y los campos potenciales de aplicación. Se explicarán las diferentes modificaciones que sufren los geopolímeros al ser dopados con nanopartículas, primeramente, con nanomateriales tales como la nano-sílice o la nano-alúmina y al añadirle el nanocompuesto de óxido de grafeno. Estas modificaciones serán medidas por diversos métodos. Por último, se detallarán algunas de las aplicaciones de los geopolímeros dopados con óxido de grafeno y se nombran los problemas medioambientales y sobre el ser humano que podría tener el uso de la nanotecnología.

The main objective of this project is to review the state of the art the physical and mechanical property of geopolymers doped with oxide nanoparticles. A first introduction is made, where the origin, structures and different synthesis methods for obtaining graphene, graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide will be discussed. It will also be shown on a large scale how is the market, today, worldwide for graphene and some of the companies dedicated to this sector in Spain. Secondly, some of the applications will be specified, such as the use of graphene and graphene oxide for the adsorption of heavy metals, the creation of low-cost electronic device batteries based on graphene oxide and the modification of pigment properties. blue. Another of the applications discussed is the manufacture of supercapacitors due to their wide specific surface, high electrical conductivity and chemical stability, as well as mechanical, thermal and optical properties. And a study on the effect of organic amine modified graphene oxide on aging resistance, rolling loss and wet slip resistance of the polymerized styrene-butadiene rubber solution. Next, given the diversity of geoplimers that exist, an introduction on geopolymerization will be made, fields of potential application, in general the raw materials from which these geopolymers are formed, and specifically the properties of the raw material used in the present bibliographical study. The different chains and mechanisms to obtain geopolymerization will be described and the properties and characteristics of this new material, both physical and chemical, and its applications are summarized. The different modifications that geopolymers undergo when introducing nanotechnology will be explained, firstly, with nanomaterials such as nano-silica or nano-alumina and later when adding the nanocomposite of graphene oxide. These modifications will be analysed using with various methods. Lastly, some of the applications of graphene oxide-doped geopolymers will be detailed and the problems that the use of nanotechnology could have, both health and environmental, are mentioned.