USO DE UNA COMPOSICIÓN HÍBRIDA INORGÁNICA-ORGÁNICA.

Uso de una composición híbrida inorgánica-orgánica representada por la fórmula [M2(1,

4-bencenodicarboxilato)2(diazobiciclo[2,2,2]octano)].4dimetilformamida.H2O donde M es un metal seleccionado entre Co, Ni o Zn, como material dieléctrico.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201001240.

Solicitante: UNIVERSIDADE DA CORUÑA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: SEÑARIS RODRIGUEZ,MARIA ANTONIA, SANCHEZ ANDUJAR,Manuel, CASTRO GARCIA,Socorro, PRESEDO TABOADA,Sara, YAÑEZ VILAR,Susana.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C07F15/00 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C07 QUIMICA ORGANICA.C07F COMPUESTOS ACICLICOS, CARBOCICLICOS O HETEROCICLICOS QUE CONTIENEN ELEMENTOS DISTINTOS DEL CARBONO, HIDROGENO, HALOGENOS, OXIGENO, NITROGENO, AZUFRE, SELENIO O TELURO (porfirinas que contienen metal C07D 487/22; compuestos macromoleculares C08). › Compuestos que contienen elementos de los grupos 8, 9, 10 o 18 del sistema periódico.
  • C07F19/00 C07F […] › Compuestos metálicos cubiertos por más de uno de los grupos principales C07F 1/00 - C07F 17/00.
  • H01F1/42 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01F IMANES; INDUCTANCIAS; TRANSFORMADORES; EMPLEO DE MATERIALES ESPECIFICOS POR SUS PROPIEDADES MAGNETICAS.H01F 1/00 Imanes o cuerpos magnéticos, caracterizados por los materiales magnéticos pertinentes; Empleo de materiales específicos por sus propiedades magnéticas. › de materiales orgánicos u organometálicos (H01F 1/44 tiene prioridad).
  • H01L51/30 H01 […] › H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctrica en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 51/00 Dispositivos de estado sólido que utilizan materiales orgánicos como parte activa, o que utilizan como parte activa una combinación de materiales orgánicos con otros materiales; Procedimientos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de dichos dispositivos o de sus partes constitutivas (dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes formados en o sobre un sustrato común H01L 27/28; dispositivos termoeléctricos que utilizan material orgánico H01L 35/00, H01L 37/00; elementos piezoeléctricos, magnetoestrictivos o electroestrictivos que utilizan material orgánico H01L 41/00). › Selección de materiales.

PDF original: ES-2378962_A1.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Uso de una composición híbrida inorgánica-orgánica.

Campo de la invención

La presente invención se engloba dentro del campo de los materiales dieléctricos, y más en concreto, en los materiales dieléctricos de alta permitividad.

Antecedentes de la invención

La obtención de materiales con alta permitividad dieléctrica constituye hoy en día un reto muy importante de las nuevas tecnologías debido a su aplicación en el desarrollo de condensadores de alta capacidad que tienen interés tanto como almacenadores de energía, además de como elementos capacitivos en circuitos miniaturizados. Los sistemas capacitivos fabricados con materiales dieléctricos de permitividades elevadas tienen una importante cuota de mercado y son siempre elementos claves en el desarrollo de muchos componentes competitivos de los dispositivos de gran consumo de las industrias eléctricas y electrónicas actuales. Además, son elementos imprescindibles en la fabricación de transductores y actuadores, y en aplicaciones de memoria, cuando la alta constante dieléctrica va acompañada de la existencia de propiedades piezoeléctricas y ferroeléctricas, respectivamente, como es muy frecuente. Actualmente también existe una gran demanda de este tipo de materiales para resonadores y filtros en las nuevas tecnologías de las comunicaciones sin hilos.

Actualmente los materiales que presentan las más altas permitividades dieléctricas pertenecen a la familia de los denominados "ferroeléctricos", sustancias que muestran un momento dipolar eléctrico permanente incluso en ausencia de un campo eléctrico exterior. En estos materiales, el estado ferroeléctrico aparece porque el centro de cargas positivas de la red atómica no coincide con el centro de las cargas negativas. Es decir, el origen último del estado ferroeléctrico es estructural. Usualmente los materiales ferroeléctricos pueden clasificarse en dos grupos principales: orden-desorden y de "desplazamiento". Los primeros incluyen materiales con enlaces de hidrógeno como el KH2PO4 y sales isomórficas; y los segundos, los más importantes actualmente desde el punto de vista de las aplicaciones, incluyen las cerámicas ferroeléctricas con estructura perovskitas del tipo BaTiO3 y compuestos relacionados.

En búsqueda de dieléctricos alternativos con propiedades optimizadas se están investigando nuevos materiales basados tanto en compuestos inorgánicos oxídicos como en otros tipos de materiales entre ellos: polímeros, cristales líquidos y muy recientemente se están empezando a estudiar híbridos inorgánicos-orgánicos.

Los materiales híbridos inorgánicos-orgánicos, comúnmente conocidos como MOFs (metal organic frameworks) han sido descubiertos y desarrollados en los últimos 12 años y constituyen hoy en día una amplísima familia de compuestos.

Estos materiales MOF suelen contener cavidades y canales que les proporcionan interesantes propiedades como divulgan O. M. Yaghi, M. O'Keeffe, N. W. Ockwig, H. K. Chae, M. Eddaoudi, J. Kim, "Reticular synthesis and design of new materials", Nature 423, 705-714 (12 de junio de 2003) y A. J. Fletcher, K. M. Thomas, M. J. Rosseinsky, "Flexibility in metal-organic framework materials: impact on sorption properties", J. Solid State Chem. 178(8), 2491-2510 (28 de agosto de 2005). Dichas propiedades tienen gran interés para su utilización, por ejemplo en catálisis y almacenamiento de gas, técnicas de separación etc.

Más recientemente, se está investigando también la posibilidad de que presenten otras propiedades funcionales interesantes (magnéticas, electrónicas, fotoluminiscentes, óptica no lineal, etc.) como divulgan A. K. Cheetham, C. N. R. Rao, "There's room in the middle", Science 318, 58-59 (5 de octubre de 2007); C. N. R. Rao, A. K. Cheetham, A. J. Thirumurugan, "Hybrid inorganic-organic materials: a new family in condensed matter physics", J. Phys: Condens. Matter 20(8), 083202 (27 de febrero de 2008) y G. Ferey, "Hybrid porous solids: past, present, future", Chem. Soc. Rev. 37(1), 191-214 (enero de 2008).

Por otro lado los materiales híbridos de fórmula [M2(bdc)2(dabco)]•4DMF•H2O (M: Co, Ni, Zn), bdc = 1,4-bencenodicarboxilato y dabco = diazobiciclo[2,2,2]octano, DMF: dimetilformamida, son compuestos conocidos de los cuales el compuesto de cinc fue obtenido y caracterizado por Dybtsev y colaboradores [Ref: H. Chun, D. N. Dybtsev, H. Kim, "Synthesis, X-ray crystal structures, and gas sorption properties of pillared square grid nets based on paddle-wheel motifs: implications for hydrogen storage in porous materials", Chem. Eur. J. 11(12), 3521-3529 (6 de junio de 2005)] quienes estudiaron su posible capacidad de absorción de gases (CO2, N2, CH4, O2, etc.) [Ref: H. Chun, D. N. Dybtsev, H. Kim, "Synthesis, X-ray crystal structures, and gas sorption properties of pillared square grid nets based on paddle-wheel motifs: implications for hydrogen storage in porous materials", Chem. Eur. J. 11(12), 3521-3529 (6 de junio de 2005)], tema que sigue teniendo interés [Ref: Z. Liang, M. Marshall, A. L. Chaffee, "CO2 adsorption, selectivity and water tolerante of pillared-layer metal organic frameworks", Micropor. Mesopor. Mater. 132(3), 305-310 (agosto de 2010)]. Por su parte el compuesto de cobalto fue obtenido y caracterizado por Wang y colaboradores [Ref: H. Wang, J. Getzschmann, I. Senkovska, S. Kaskel, "Structural transformation and high pressure methane adsorption of CO2(1,4-bdc)2dabco", Micropor. Mesopor. Mater. 116(1-3), 653-657 (diciembre de 2008)] que además estudiaron su capacidad de absorción de gases (H2, N2, CH4), y el compuesto de níquel fue obtenido previamente por Arstad y colaboradores [B. Arstad, H. Fjellvag, "Amine functionalised metal organic frameworks (MOFs) as adsorbents for carbón dioxide", Adsorption 14(6), 755-762 (diciembre de 2008)], quienes elucidaron su estructura cristalina mediante difracción de rayos X de monocristal. Este compuesto está siendo objeto de estudio por su posible capacidad de absorción de gases (H2, N2, CH4) [Ref: Z. Liang, M. Marshall, A. L. Chaffee, "CO2 adsorption, selectivity and water tolerante of pillared-layer metal organic frameworks", Micropor. Mesopor. Mater. 132(3), 305-310 (agosto de 2010)].

Descripción de la invención

En búsqueda de dieléctricos alternativos con propiedades optimizadas la presente invención se refiere al uso de los híbridos inorgánicos-orgánicos de fórmula [M2(bdc)2(dabco)]•4DMF•H2O (M: Co, Ni, Zn), bdc = 1,4-bencenodicarboxilato y dabco = diazobiciclo [2,2,2] octano, DMF: dimetilformamida, como material dieléctrico en condensadores de alta capacidad, de gran interés práctico para el almacenamiento de energía y para dispositivos eléctricos y electrónicos de uso común en la tecnología y la vida diaria, y que hasta ahora nunca se habían estudiado sus propiedades dieléctricas ni nada hacía pensar que estos materiales pudiesen presentar a temperatura ambiente (300 K) valores de permitividad dieléctrica muy superiores a la de los dieléctricos convencionales.

La baja densidad de estos materiales los hace muy adecuados para desarrollar condensadores con elevada capacitancia específica y por tanto elevada energía específica.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.

La Figura 1 muestra dos gráficos que representan (a) la constante dieléctrica y (b) tangente de pérdidas del compuesto [Co2(bdc)2(dabco)]•4DMF•H2O en función de la temperatura.

La Figura 2 muestra dos gráficos que representan (a) la constante dieléctrica y (b) tangente de pérdidas del compuesto [Ni2(bdc)2(dabco)]•4DMF•H2O en función de la temperatura.

La Figura 3 muestra dos gráficos que representan (a) la constante dieléctrica y (b) tangente de pérdidas del compuesto [Zn2(bdc)2(dabco)]•4DMF•H2O en función de la temperatura.

Descripción detallada de un modo de realización

Para preparar... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Uso de una composición híbrida inorgánica-orgánica representada por la fórmula [M2(1,4-bencenodicarboxi- lato)2(diazobiciclo[2,2,2]octano)]•4dimetilformamida•H2O donde M es un metal seleccionado entre Co, Ni o Zn, como material dieléctrico.


 

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