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Nanocomposites: Síntesis, caracterización y aplicaciones

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Nanocomposites: Síntesis, caracterización y aplicaciones

dc.contributor.advisor	Rodríguez Cantó, Pedro Javier
dc.contributor.advisor	Abargues López, Rafael
dc.contributor.advisor	Martínez Pastor, Juan Pascual
dc.contributor.author	Martínez Marco, María Luz
dc.contributor.other	Màster en Nanociència i Nanotecnologia Molecular	es_ES
dc.date.accessioned	2019-01-25T11:35:05Z
dc.date.available	2019-02-25T05:45:05Z
dc.date.issued	2018	es_ES
dc.date.submitted	08-02-2019	es_ES
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/10550/68665
dc.description.abstract	Nanotechnology has been bringing a high innovation value in a wide range of fields, numerous technologic and scientific advances have been reported during last years. However, since nanotechnology is a relatively new discipline, there is still a lot of potential in this scientific-technologic area. To overcome the current technologic limitations, efforts from a multidisciplinary team are requested. For this purpose, it needs development of new materials with manipulable properties and their integration in fabrication techniques. From a structural point of view, miniaturization plays a key role for material implementation in micro and nanosized devices required for a wide range of applications such as microelectronics, sensor and medical devices. The main aim of this work is to develop novel materials with properties on demand and fabrication processes enabling their industrial implementation. Due to their interesting properties, nanomaterials were choseen to reach enhancement and innovation. Specifically, noble metal nanoparticle were used, mainly gold, Au, and silver, Ag, combined with isolating (polyvinyl alcohol or polymethylmethacrilate) or conducting (polytertiophene) polymeric materials. For the objective of synthesizing novel materials enabling industrial fabrication processes, hybrid composites were designed combining metal nanoparticles and polymers. First, an in-situ approach was carried out to obtain metal-polymer nanocomposites. Afterwards, a fabrication method was developed to achieve micro and nanostructures from these novel materials, in order to include these nanocomposites in micro or nanosized devices when required. This method is based on conventional lithographic techniques (e-beam lithography, photolithography) and direct imprint (micro plotter). Additionally, the charcaterization of the micro and nanostructures obtained were performed using spectroscopy (UV-VIS, FTIR), electronic microscopy (Scanning Electron Microscope, SEM, and Trasnmission Electron Microscope, TEM), thermogravimetric analysis (TGA) and electric characterization. Moreover, these hybrid materials were the basis for the development of an experimental method to obtain metallic micro and nanostructures from polymeric composites, which became a patent. Also hybrid nanocomposites based on conducnting polymers were successfully synthesized. The idea was to combine the conducting properties of these polymers with a matrix with lithographic properties and metallic nanoparticles. As a result, the obtained materials show electric conductivity, lithographic properties and interesting optical properties. These materials are an excellent option for fabrication processes of next generation devices and their industrial implementation.	en_US
dc.description.abstract	En las últimas décadas la nanotecnología ha avanzado a una velocidad vertiginosa, haciendo posible la manipulación de las propiedades de los materiales al controlar la materia a niveles nanométricos y logrando metas impensables hasta hace unas pocas décadas. Sin embargo, al tratarse de una ciencia relativamente reciente, queda mucho potencial por explotar. Es indispensable un avance científico multidisciplinar para lograr superar con éxito las actuales limitaciones tecnológicas para que continúe el progreso. Para ello serán indispensables tanto la obtención de nuevos materiales con propiedades manipulables, como el desarrollo de métodos de fabricación que permitan integrar estos materiales en nuevos dispositivos y sistemas de producción. Desde el punto de vista estructural, la miniaturización juega un papel muy importante para la inclusión de materiales en dispositivos de pequeño tamaño requeridos en multitud de aplicaciones, como microelectrónica, sensores o dispositivos biotecnológicos. Esta es la motivación del trabajo recopilado en esta tesis doctoral: lograr sintetizar materiales con propiedades a la carta, así como desarrollar procesos de fabricación que hagan viable la inclusión de estos materiales en procesos industriales. Con este objetivo, por sus interesantes características, se ha recurrido a materiales nanométricos como herramientas de innovación o de mejora. En concreto se ha trabajado con nanopartículas de metales nobles (oro, Au, y plata, Ag, principalmente), por sus excepcionales propiedades ópticas, y materiales poliméricos aislantes (polivinil alcohol, polimetilmetacrilato) y conductores (politertiofeno). Con el objetivo de lograr sintetizar nuevos materiales procesables mediante técnicas de fabricación escalables, en un primer lugar se diseñaron procesos de síntesis in-situ de materiales híbridos combinando nanopartículas y polímeros que permiten controlar las propiedades del compuesto resultante. En segundo lugar, se desarrolló un método de fabricación para lograr micro o nanoestructuras a partir de los materiales obtenidos, con el fin de poder incluirlos en dispositivos que requieran miniaturización de elementos y poder hacer su uso extensible al elevado número de aplicaciones que así lo requieren. Estos métodos de fabricación se basan en técnicas litográficas convencionales (litografía por haz de electrones, fotolitografía) y de impresión directa (micro-dispensador o micro-plotter). Finalmente se llevó a cabo la caracterización de los materiales híbridos y de las estructuras de tamaños micro y nanométricos obtenidas a partir de éstos. Para ello se utilizaron principalmente técnicas de espectroscopía (ultravioleta-visible, infrarrojo), de microscopía electrónica (Transmision Electron Microscopy, TEM y Scanning Electron Microscopy, SEM), de análisis termogravimétrico y de caracterización 10 eléctrica. Además, estos materiales híbridos estructurados fueron la base para desarrollar un proceso de obtención de micro y nanoestructuras metálicas que dio lugar a una patente (“Obtención de micro y nanoestructuras de metal a partir de nanocompuestos”). En el mismo marco de investigación también fueron sintetizados nuevos materiales multifuncionales basados en polímeros conductores de electricidad. El objetivo es combinar polímeros conductores con matrices poliméricas litografiables y nanopartículas metálicas, obteniendo en un solo material las características de cada uno de los componentes. Dadas las propiedades de los polímeros conductores, es posible modular la conductividad eléctrica del material controlando los parámetros de síntesis. Además, las nanopartículas metálicas confieren interesantes propiedades ópticas (basadas en su resonancia de plasmón superficial localizada) y las matrices empleadas para albergar éstas hacen posible que los materiales compuestos obtenidos sean litografiables mediante técnicas convencionales. Por tanto, estos materiales novedosos suponen una excelente opción para la obtención de dispositivos de nueva generación mediante procesos escalables a nivel industrial.	es_ES
dc.format.extent	156 p.	es_ES
dc.language.iso	es	es_ES
dc.subject	nanociencia	es_ES
dc.subject	nanotecnología	es_ES
dc.subject	nanopartículas metálicas	es_ES
dc.subject	matrices poliméricas	es_ES
dc.subject	plasmónica	es_ES
dc.subject	nanocomposites	es_ES
dc.subject	nuevos materiales avanzados	es_ES
dc.subject	técnicas de fabricación	es_ES
dc.subject	resinas litográficas	es_ES
dc.subject	nanoestructuras	es_ES
dc.title	Nanocomposites: Síntesis, caracterización y aplicaciones	es_ES
dc.type	doctoral thesis	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::CIENCIAS TECNOLÓGICAS::Tecnología de materiales	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::QUÍMICA	es_ES
dc.embargo.terms	1 month	es_ES