Estudio de cerámicas avanzadas (PDCs Polymer Derived Ceramics) obtenidas a partir de precursores poliméricos

Resumen

Las cerámicas derivadas de polímeros son materiales que despiertan un gran interés tanto científico como tecnológico. Sin embargo, su gran complejidad a nivel microestructural así como la enorme dificultad que entraña el estudio de las transformaciones que tienen lugar durante el proceso de conversión polímero a cerámica, hace que la mayor parte de los trabajos publicados se hayan enfocado en el estudio de las propiedades funcionales o estructurales de composiciones específicas. Es por ello que resulta de gran interés extender el estudio de estos materiales a la influencia que tienen las condiciones de preparación y procesado en las propiedades finales de las cerámicas. De este modo, mediante un control adecuado de las condiciones de procesado, sería posible conseguir propiedades finales adecuadas para distintas aplicaciones a partir de un mismo precursor. Así, en esta tesis se pretende realizar un estudio “cronológico” de las distintas etapas que componen el proceso de preparación de una cerámica derivada de polímero, realizando un estudio cinético primero de los procesos de curado y luego de los de descomposición de los precursores poliméricos. Es conocido que el conocimiento preciso de los parámetros cinéticos permite la extrapolación del comportamiento de un proceso a condiciones distintas de las experimentales. Por tanto, se ha planteado la determinación de los parámetros cinéticos que rigen ambos procesos de curado y ceramificación. Estos procesos son enormemente complejos, motivo por el cual no se ha abordado hasta esta tesis ningún estudio detallado de la cinética de estas reacciones. El segundo objetivo planteado y realizado en esta tesis es la fabricación de PDCs en forma de pastillas densas utilizando distintas condiciones, con el objeto de determinar la influencia de la temperatura de tratamiento sobre sus propiedades. Para ello, debido a la mala compresibilidad de los precursores precerámicos a temperatura ambiente, es necesario usar métodos de prensado en caliente en atmósfera inerte, lo que ha requerido de un desarrollo instrumental. Se plantea la búsqueda de las condiciones experimentales de presión y temperatura óptimas para la fabricación de pastillas densas que puedan posteriormente ser ceramificadas bajo distintas condiciones. Las pastillas preparadas se han caracterizado mediante diversas técnicas tales como Raman, DRX, SEM, etc. Se ha realizado el estudio de las propiedades eléctricas de las pastillas preparadas mediante espectroscopía de impedancia compleja, una técnica que permite correlacionar las propiedades eléctricas de un material con su microestructura y que proporciona una información mucho más exhaustiva que las meras medidas de conductividad descritas convencionalmente en la bibliografía para estos materiales. Así, la técnica de impedancia compleja no ha sido hasta hora aplicada a estos materiales debido a su complejidad microestructural y se plantea hacerlo en esta tesis por vez primera. Finalmente, se ha llevado a cabo el estudio de la propiedad funcional con mayor potencial de las planteadas para las PDCs, como es su remarcable resistencia a la oxidación. Así, se ha desarrollado el estudio cinético de la oxidación de estos materiales, determinando los parámetros cinéticos que lo rigen y utilizando técnicas microscópicas para cumplimentar dicho estudio cinético.