Películas delgadas de nanotubos de carbono

Abstract

RESUMEN: El objetivo general de este trabajo fue la elaboración de películas delgadas de nanotubos de carbono de pared simple (PD-SWNTs), hechas por la técnica de spray coating sobre sustratos de vidrio y acetato comercial; como un objetivo particular se planteó la fabricación de películas en forma de patrones que pueden servir como circuitos eléctricos. El proceso de fabricación fue a base de soluciones de nanotubos dispersados en un solvente de surfactante dodecilsulfato de sodio (SDS) en agua destilada con una concentración del 1 %. La solución fue sometida a nueve horas de ultrasonido y treinta minutos de centrifugado. La técnica de spray coating implica la pulverización de la solución de nanotubos mediante la utilización de una pistola de aire o aerógrafo y el depósito de la solución pulverizada sobre el sustrato. Los depósitos se realizaron sobre sustratos de vidrio y hojas de acetato comercial a los cuales se les realizó una previa limpieza con propanol en el caso del acetato, y con acetona al vidrio, y agua destilada en ambos casos para eliminar impurezas de su superficie. Además, y con el objetivo de mejorar la adherencia de la solución de nanotubos de carbono, los sustratos fueron tratados con radiación UV-ozono, este tratamiento incorpora grupos que contienen oxígeno a la superficie de los sustratos, son esos grupos químicos los que interactúan con la solución y la mantienen adherida; el tratamiento también sirve para limpiar la superficie de los sustratos de ontaminantes. Para fabricar las películas en forma de patrones se elaboraron máscaras de hojas de acetato y etiquetas comerciales, con rendijas para tapar ciertas zonas de los sustratos y solo permitir el depósito sobre las partes que conforman el patrón. Estas películas se depositaron sobre sustratos calientes a una temperatura de 60 °C con el fin de acelerar el proceso de deposición; los acetatos se calentaron colocándolos sobre una plancha durante la fabricación de las películas. Las micrografías de las películas, obtenidas mediante microscopia electrónica de barrido mostraron que las películas están compuestas por una red de manojos de nanotubos sin una alineación definida. Estos resultados se confirmaron con las micrografías obtenidas por microscopía de fuerza atómica. Las resistencias de capa obtenidas en las películas delgadas fueron de 248 Ω/ con una transmitancia de 83 % para la película depositada sobre vidrio; resistividad de 391 Ω/ con un transmitancia igual a 83 % para la película sobre acetato; y para las películas en forma de patrones se obtuvieron valores de resistencia de 362 Ω/, 498 Ω/ y 625 Ω/; todas con el mismo grosor. Las propiedades de conducción y transparencia logradas en las películas delgadas las convierten en buenos candidatos para ser usadas como electrodos transparentes en algunos dispositivos electrónicos, tales como diodos orgánicos emisores de luz y celdas solares orgánicas. Además, la técnica de depósito con máscaras parece ser una alternativa viable para fabricar circuitos eléctricos sobre gran variedad de sustratos.