Desarrollo de revestimientos eléctricamente conductores basados en materiales de carbono y óxidos metálicos: Estudio de sus propiedades eléctricas y térmicas

Abstract

Los recubrimientos conductores se han utilizado ampliamente para transformar materiales intrínsecamente aislantes, como el vidrio o el plástico, en superficies capaces de conducir eficazmente la electricidad. Una de las estrategias más prometedoras para obtener recubrimientos conductores consiste en combinar matrices poliméricas con pigmentos intrínsecamente conductores. Estos recubrimientos pueden utilizarse en diversas aplicaciones, como el blindaje pasivo contra interferencias electromagnéticas y de radiofrecuencia (EMI/RFI), la disipación de cargas estáticas y la prevención de descargas electrostáticas (ESD), para aplicaciones activas de antihielo y deshielo... En el presente estudio se han desarrollado dos tipos diferentes de recubrimientos funcionales. Por un lado, se han combinado óxidos de estaño y antimonio con dióxido de titanio para desarrollar recubrimientos conductores “blancos” y, por otro, se han utilizado nanoplaquetas de grafeno para desarrollar recubrimientos “negros”. Estos recubrimientos se han obtenido mediante la técnica de spin coating y se han estudiado tanto sus propiedades eléctricas como sus propiedades térmicas. Se han alcanzado valores de 0,02Ωm y 3,5W/mK a una concentración del 8% en peso de nanoplaquetas de grafeno. Además, se han alcanzado valores de 4,14Ωm con las pinturas blancas a una concentración del 15% en peso de dióxido de titanio y del 30% en peso de pigmentos conductores.

Conductive coatings have been widely used to transform intrinsically insulating materials, such as glass or plastic, into surfaces capable of effectively conducting electricity. One of the most promising strategies for obtaining conductive coatings is to combine polymer matrices with intrinsically conductive pigments. These coatings can be used in various applications, such as passive shielding against electromagnetic and radio frequency interference (EMI/RFI), static charge dissipation and electrostatic discharge (ESD) prevention, and active anti-icing and de-icing applications. In the present study, two different types of functional coatings have been developed. On the one hand, tin and antimony oxides have been combined with titanium dioxide to develop “white” conductive coatings, and on the other hand, graphene nanoplatelets have been used to develop “black” coatings. These coatings have been obtained using the spin coating technique, and both their electrical and thermal properties have been studied. Values of 0,02Ωm and 3,5W/mK have been achieved at a concentration of 8% by weight of graphene nanoplatelets. In addition, values of 4,14Ωm have been achieved with white paints at a concentration of 15% by weight of titanium dioxide and 30% by weight of conductive pigments.