Desarrollo de un compuesto de matriz metálica de magnesio con nanotubos de carbono alineados y estudio de su aplicabilidad en la industría aeronáutica y en implantes intraóseos.

Los materiales compuestos de matriz metalica estan entre los materiales mas estudiados debido a las ventajas encontradas en cuanto al aumento de sus propiedades mecanicas como: modulo de elasticidad, resistencia a la tension, punto de fluencia, entre otras; ademas de mejorar algunas propiedades como: conductividad termica y electrica, y resistencia a la corrosion; en donde algunas de estas propiedades son dificiles de obtener con un material monolitico [1-5]. Los materiales compuestos de matriz metalica se han ido implementando en la industria aeronautica y aeroespacial de forma creciente con el uso de diferentes tipos de refuerzo, sin embargo desde que fueron reportados en 1991 por lijima [6], los nanotubos de carbono (NTC) han sido utilizados como refuerzo en materiales estructurales de bajo peso debido a las buenas propiedades mecanicas electricas y termicas [7, 8], ademas de ser auto-lubricante, flexible y de alta capacidad de amortiguamiento [9, 10]. Los NTC como refuerzo en compuestos de matriz metalica tiene ventajas en cuanto a los materiales compuestos de matriz polimerica debido a que se adquieren propiedades mecanicas mas elevadas como lo son: resistencia, tenacidad, modulo de elasticidad, estabilidad termica a altas temperaturas, y conductividad termica y electrica. Sin embargo, la principal dificultad es la dispersion de los NTC en las matrices metalicas debido a la tension superficial entre la matriz metalica y el NTC. Tambien es dificil lograr un buen anclaje entre la matriz y los NTC, ademas de la complicada la alineacion de estos en la matriz metalica por los metodos convencionales [11, 12]. Sin embargo, diferentes tecnicas y procesos de fabricacion han sido desarrollados con en el fin de mejorar la dispersion de los NTC en las matrices metalicas y maximizar las propiedades del material compuesto [13] [14-24] y recientemente se ha propuesto el metodo sandwich para alinear los NTC en la matriz metalica de magnesio con el fin de aumentar homogeneamente sus propiedades mecanicas. Por otro lado, en este tipo de materiales se hara un estudio de bio-compatibilidad y corrosion para posibles aplicaciones en implantes. Para ello, se deben desarrollar capas barrera crecidas mediante metalizacion y oxidacion anodica. El material a desarrollarse es magnesio reforzado con nanotubos de carbono, hay que entender que el magnesio posee una capa de oxido que tiene una baja estabilidad en soluciones acuosa, pero si los elementos de la aleacion tienen suficiente fuerza impulsora para la difusion y estabilidad termodinamica, su oxidacion selectiva podria ser el camino efectivo al desarrollo de una capa protectora de oxido sobre la superficie del material [25]. Ademas, su evaluacion a la corrosion va a estar determinada por la velocidad de corrosion cuyo parametro es el mas importante y basico en terminos del rendimiento de una aleacion a este fenomeno, su medida es una etapa esencial en la evaluacion de la corrosion. [26] Con el fin de reducir la velocidad de corrosion se han desarrollado una gran variedad de metodos de modificacion superficial, entre ellos la formacion de peliculas metalicas sobre el Mg y sus aleaciones, que incluye procesos como deposicion fisica de vapor (PVD), deposicion quimica de vapor mejorada por plasma, sputtering, implantacion ionica por inmersion en plasma, entre otros [27]. Aun cuando el metodo tipo sandwich es prometedor, aun esta completamente abierto el estudio de la ciencia de los materiales de este tipo de material. Por esta razon, esta propuesta busca estudiar las principales caracteristicas de dispersion y cuantificacion de los NTC multicapa en la matriz metalica para controlar en buena parte el desempeno mecanico del material y determinar su efecto sobre las caracteristicas de bio-compatibilidad; esto permitira optimizar la fabricacion, produccion y posible escalado a escala industrial del material compuesto a fabricar.