Carbon nanotubes grown on stainless steel for supercapacitor applications
- Autores: Luis Fernando Pantoja Suárez
- Directores de la Tesis: Roger Amade Rovira (dir. tes.), Enric Bertran Serra (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2019
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Ana Inés Fernández Renna (presid.), Eniko Gyorgy (secret.), Angel Pérez del Pino (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Nanociencias por la Universidad de Barcelona
- Materias:
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- Resumen
La capacidad de los seres humanos para estudiar, manipular y comprender la materia a escala nanométrica nos ha permitido desarrollar materiales que pueden combinar propiedades físicas, químicas, ópticas, magnéticas y mecánicas que los materiales a granel no poseen. Uno de los materiales que despertó el interés en el mundo de la Nanociencia y la Nanotecnología fueron los nanotubos de carbono (CNTs por sus siglas en inglés). Estas nanoestructuras ya habían sido reportadas hace más de cuarenta años, pero no es hasta principios de los años 90 que el Dr. Sumio Iijima logra producirlas en condiciones estables en su laboratorio. A partir de ese momento, los recursos dedicados a la investigación y producción de estos materiales basados en el carbono fueron en aumento. Aunque hoy en día no captan el mismo interés científico que hasta 2010, su importancia en el mundo científico y especialmente en el mercado es relevante. De hecho, ya que la tecnología para la producción de CNTs a escala industrial ha madurado, estos se encuentran en un gran número de aplicaciones, tales como en el refuerzo de polímeros, actuando como andamiajes para el crecimiento de tejidos artificiales, en la fabricación de tintas conductoras o como parte de los electrodos para baterías y de los supercondensadores de nueva generación. Es precisamente en esta última aplicación donde el interés científico se ha centrado con especial atención. Junto con otros materiales a base de carbono, como el grafeno, son excelentes materiales de soporte para materiales con alta capacitancia. Los grupos de investigación y las empresas de todo el mundo están invirtiendo muchos recursos en la obtención de electrodos que tienen una arquitectura tridimensional a nanoescala y cuya superficie específica es elevada.
En ese sentido, el objetivo de este trabajo fue sintetizar CNTs sobre la superficie de un material flexible y conductor: el acero inoxidable 304. Nos centramos en la optimización de los procesos de crecimiento mediante el depósito químico en fase de vapor asistido por plasma (PECVD por sus siglas en inglés) y el depósito químico en fase de vapor asistido por agua (WACVD por sus siglas en inglés) con y sin la contribución de material de catalizador externo. Además, como se verá en el desarrollo de este trabajo, hubo un esfuerzo importante para entender los efectos que los procesos térmicos, necesarios para el crecimiento de CNTs, producen sobre las propiedades del acero. Especialmente la influencia en la resistencia a la corrosión, ya que el uso final de los CNTs en acero inoxidable es la fabricación de electrodos expuestos a ambientes corrosivos.
