Una analogía experimental sobre
materiales compuestos conductores eléctricos
Los materiales compuestos de matriz polimérica y carga conductora
eléctrica forman una familia de materiales que presentan, entre sus peculiaridades,
la posibilidad de generar materiales conductores eléctricos (propiedad poco
habitual entre los plásticos), más ligeros y resistentes a la corrosión que los
metales. Esto es importante por ejemplo para preparar materiales apantallantes
de interferencias electromagnéticas. En este sentido, se han formulado
distintos materiales con varios polímeros (polietileno, nylon, polipropileno,
etc.) con diversas cargas (metales en polvo, grafito, etc.).
Se observa, en general, que la variación de conductividad eléctrica no
varía de forma continua con el aumento de carga conductora, sino que hay cierta
concentración a la que se produce un aumento brusco de conductividad (o lo que
es lo mismo, descenso brusco de resistividad eléctrica). Este comportamiento lo
explica, entre otras, la teoría de precolación, que se resume en la siguiente
figura. Hasta que no hay continuidad entre partículas conductoras (caso D) la
conductividad varía poco.
Realizar
experimentos de este tipo de materiales no es fácil para laboratorios docentes
que no disponen de extrusoras, prensas de para compresión, etc., y otra
maquinaria para el tratamiento de polímeros. Aquí se propone realizar una
analogía, mezclando cera de una vela con distintas cantidades de cobre,
obtenido limando una tubería de dicho metal. Los resultados experimentales que
se observan en la medida de conductividad se representan en la siguiente
figura.
Los valores de alta resistencia eléctrica (baja
resistividad) no se consiguen con multímetros normales de electricista, pero sí
se puede medir con ellos si el material conduce o no.
Más detalles respecto de esta analogía experimental
se puede encontrar en el texto:
G. Pinto, Testing
the Electrical Resistivity of Wax and Copper Composites: An Experiment for
Simulating the Electrical Behavior of Metal-Filled Plastics, Journal
of Chemical Education, Vol. 73, pp. 683–685 (1996).