Credito Y Cobranza

CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DE ESTUDIOS AVANZADOS
DEL INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DE ESTUDIOS AVANZADOS
DEL INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

UNIDAD QUERÉTARO

“Estudio y caracterización de materiales híbridos para aplicaciones dieléctricas”

Proyecto de Tesis que presenta

M.C. Clemente Guadalupe Alvarado Beltrán

Para obtener el Grado de Doctor enCiencias
En la Especialidad de Materiales

Directores de Tesis:

Dr. Rafael Ramírez Bon
Dr. Jorge Luis Almaral Sánchez

Santiago de Querétaro, Qro. Agosto del 2011
Contenido
1 INTRODUCCION 5
1.1 Descripción General 5
2. MARCO TEORICO 7
2.1 Materiales híbridos 7
2.2 Materiales híbridos orgánico-inorgánico 7
2.3 Método sol-gel 8
2.4 Teoría dedieléctricos 8
2.4.1 Fallas de los dieléctricos 9
2.5 Aplicaciones 11
3 JUSTIFICACION 13
3.1 Ventajas 14
3.2 Desventajas 14
4 OBJEIVOS 15
4.1 Objetivo general 15
4.2 Obejetivos particulares 15
5 ANTECEDENTES 16
6 METODOLOGIA 27
6.1 Métodos de Caracterización 27
6.1.1 Estructura química y estructural 28
6.1.2 Tamaño carga y dispersión de las nanoparticulas 28
6.1.3 Propiedadesópticas (Transmitancia y Reflectacia) 29
6.1.4 Caracterización estructural y microscópica 29
6.1.5 Las propiedades mecánicas 29
6.1.6 Propiedades eléctricas 29
6 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES 30
7 BIBLIOGRAFÍA 31

INDICE DE FIGURAS
Figura 1. Estructuras típicas en la izquierda de los capacitores con la oblea de silicio como electrodo, a la derecha Transistor de Efecto de Campo OrgánicoOFET. 10
Figura 2. Diferentes estructuras de los Transistores Orgánicos de Efecto de Campo, longitud de canal, L, ancho del canal, W. 11
Figura 3. En a) se aprecia el esquema de la sección transversal de los capacitores y b) los valores de la constante dieléctrica medidas a diferentes frecuencias. 16
Figura 4. Se muestran las micrografías los depósitos de polyaniline-TiO2 arriba de TEM y enla parte de abajo SEM. 17
Figura 5. Se muestran los resultados de la constante dieléctrica para el nanocomposito polyaniline-TiO2 con diferentes cantidades de TiO2 desde 5% hasta 50% en peso a diferentes frecuencias. 18
Figura 6. Dependencia de (a) la permitividad dieléctrica y (b) modulo de pérdida del nanocompósito de PVDF/BT a diferentes frecuencias y fracción de volumen de BT a temperaturaambiente. 19
Figura 7. Micrografías de TEM de la mezcla de PVDF/BT con volumen de fracción de las partículas de tamaño nanométricas en (A) 0.2 y (B) 0.4 en mezcla en seco; en (C) y en (D) las micrografías de TEM de los nanocompositos de PVDF/BT con fracciones de volumen de 0.2 y 0.4 respectivamente. 20
Figura 8. Se muestra espectros de transmitancia óptica para los compuestos híbridosreforzados con diferentes porcentajes en volumen de nanoparticulas de TiO2. 22
Figura 9. Se muestra la dependencia de la dureza de los materiales híbridos con la variación de la temperatura de curado y la cantidad de las nanopartículas de TiO2. 23
Figura 10. se muestran la variación del modulo de elasticidad reducido con la dependencia de la temperatura de curado y la cantidad de TiO2 como materialreforzante. 24
Figura 11. Se muestran los valores de la constante dieléctrica con y sin la incorporación de las nanoparticulas de TiO2, para diferentes temperaturas de curado. 24
Figura 12. Se muestran algunos valores para la corriente de fuga a diferentes voltajes, para los capacitores fabricados con los recubrimientos híbridos reforzados con nanopartículas de TiO2. 25
Figura 13. Semuestra el esquema con el proceso de elaboración para los recubrimientos híbridos reforzados con nanopartículas cerámicas. 26

INDICE DE TABLAS
Tabla 1 valores típicos de permitividad (constante dieléctrica) para materiales cerámicos más usados en nanocompositos23. 16
Tabla 2. Muestra las características de los materiales híbridos usados como dieléctrico en los dispositivos electrónicos, con...