Factores determinantes de la reactividad de fibras de carbono y otros materiales carbonosos

Abstract

El objetivo de este trabajo consiste en establecer el modo en que los distintos factores, químicos, estructurales y texturales, influyen sobre la reactividad de los materiales carbonosos frente al oxígeno, diferenciando los casos del oxígeno molecular y atómico (plasma de oxígeno) y poniendo especial énfasis en establecer las pautas generales de comportamiento del conjunto de materiales para encuadrar dentro de ellos la reactividad de las fibras de carbono en ambos medios. Para ello, se ha estudiado un conjunto de 54 materiales carbonosos, que cubren todo el rango de variaciones posibles, desde grafitos hasta carbones minerales, pasando por distintos materiales grafitizables y no grafitizables, entre los que se incluyen seis tipos de fibras de carbono de muy distintas propiedades y prestaciones, además de una muestra de fullereno y otras de diamante como casos puntuales de materiales carbonosos no encuadrables en la estructura tipo grafito. Los materiales fueron caracterizados químicamente a nivel global mediante análisis elemental y a nivel de superficie mediante XPS. Asimismo, se caracterizó su estructura en términos de aproximación a la estructura ideal tipo grafito, mediante difracción de rayos X (a nivel global) y espectrometría de microsonda Raman (a nivel de superficie). La caracterización textural de los sólidos se realizó mediante adsorción de N2 y CO2 en cada caso, se discute la información proporcionada por la técnica y se determinan los parámetros más adecuados para la caracterización de los materiales. Se estudió la reactividad del conjunto de materiales en oxígeno molecular mediante reacción a temperatura controlada en una termobalanza (TG, DTG, ATD) y en oxígeno atómico, en un reactor de plasma. Se discuten asimismo las diferencias entre los distintos parámetros potencialmente indicativos de la reactividad en cada medio a fin de seleccionar los más adecuados. (…)