Materiales.Compuestos at 19:27, 27 September 2022

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== Abstract ==

Mesoporous carbon materials (pore size ranging 2-50 nm) have been used in applications as membranes, filters, catalyst supports or electrodes in electrochemical devices. Their problems related with diffusion of reactants/products and heat leading off from or supplied to the reactors have motivated the efforts directed to obtain new materials capable of combining pores in different scales.
In this work a double templating method is used to generate carbon foams with hierarchical pore structure. The mixture of mesophase pitch (MP) and polystyrene (PS) allows infiltrating preforms of packed NaCl particles which afterwards can be removed away by dissolution in water, forming the large pores in the material. Posterior heat treatments allow removing an interconnected fine microstructure created by the PS, which is able to create the fine porosity in the material. The success of the process depends on the solidification conditions of the infiltrating mixture and the careful removal of the templates. By this method a new class of materials with hierarchical porosity (pores in the range 500 mm-20 nm) has been obtained.

== Full document ==
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 ==1 Introducción ==
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 Con el fin de satisfacer la demanda actual de nuevos materiales para las aplicaciones mencionadas el presente trabajo presenta el desarrollo de nuevos materiales espumados de carbono con presencia de nanoporosidad, cuya estructura se basa en una distribución jerárquica e interconectada de poros. Entre los diferentes métodos de fabricación de espumas de carbono se ha elegido una adaptación del método de replicación, que consiste en la utilización de agentes plantilla que luego son eliminados para el desarrollo de porosidad controlada. El material de partida es brea de mesofase, que es un precursor de carbono que además es grafitizable. Para la generación de poros en la macroescala se ha elegido un agente plantilla duro consistente en partículas de NaCl, Para el desarrollo de la nanoporosidad se ha utilizado un agente plantilla blando que consiste en el polímero poliestireno. La manera de incorporar ambos agentes plantilla en la brea de mesofase es mediante la infiltración de un compactado de partículas de NaCl convenientemente empaquetadas mediante una mezcla líquida de brea de mesofase (MP) y poliestireno (PS). Esta mezcla es capaz de sufrir descomposición espinodal y ofrecer, mediante un enfriamiento rápido desde su estado líquido, una microestructura fina de fases interconectadas. La descomposición espinodal de un sistema bicomponente puede entenderse por la presencia de una brecha de miscibilidad en su diagrama de fases (Figura 1). La región inestable, limitada por la denominada curva binodal o curva de coexistencia, contiene una región llamada espinodal, que es donde la descomposición espinodal puede ocurrir [11-13]. La estructura fina que deriva de una descomposición espinodal puede mantenerse si el enfriamiento desde el estado líquido se hace de forma súbita.
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 Se prepararon preformas por compactación de partículas de NaCl con un tamaño medio de alrededor de 400µm, que se obtuvieron por medio de tamizado a partir de las partículas originales adquiridas. Éstas se empaquetaron mediante un método establecido por el grupo [1] que combina golpes y vibraciones en tubos de ensayo de 18mm de diámetro interno y 150mm de altura.
-'''Tabla 1:''' Proporción de brea de mesofase (MP) y poliestireno (PS) utilizadas en la preparación de precursores.
+'''Tabla 1:''' Proporción de brea de mesofase (MP) y poliestireno (PS) utilizadas en la preparación de precursores
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 La espuma obtenida se carbonizó por medio de un tratamiento térmico hasta 600°C a una velocidad de calentamiento de 1.6 °C.min<sup>-1</sup> bajo atmósfera inerte.
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