Maestría en Ciencias e Ingeniería de Materiales
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- Electrodepósito de Neodimio a partir de desechos electrónicos empleando disolventes eutécticos profundos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-05-20) Hernández Pérez, DavidEn este trabajo se estudió la electrodeposición de neodimio (Nd) a partir de imanes permanentes de Nd-Fe-B, utilizados en discos duros de computadora que han llegado al final de su vida útil, se realizaron los estudios utilizando como electrodo de trabajo carbono vítreo (GC) empleando un Disolvente Eutéctico Profundo (DES) compuesto por cloruro de colina y urea conocido como (reline), además un segundo de cloruro de colina y etilenglicol (ethaline). Las técnicas electroquímicas empleadas para dicho estudio son: primero el uso de voltamperometría cíclica con la finalidad de determinar potenciales de reducción de neodimio, posteriormente mediante cronoamperometría se aplicaron pulso de potencial constante en la zona catódica determinada con la técnica anterior para obtener los transitorios potenciostáticos de densidad de corriente a un tiempo fijo de 10 segundos. Se utilizaron las temperaturas de trabajo de 25, 40 y 70°C. Con modelos físico matemáticos se calcularon parámetros cinéticos analizando las familias experimentales de transitorios potenciostáticos de densidad de corriente a las diferentes temperaturas, los cuales son: el coeficiente de difusión, D, frecuencia de nucleación, A, además de la densidad numérica de sitios activos, N0. Finalmente se caracterizaron mediante la técnica de microscopia electrónica de barrido (SEM), y espectroscopia de energía dispersiva de rayos X (EDX) la microestructura de las partículas metálicas y la composición elemental de los depósitos de Nd sobre el electrodo de carbono vítreo.
- Electrodepósito de oro y platino con disolventes eutécticos profundos para la obtención de hidrógeno por la oxidación de borohidruro de sodio(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-06-05) Pérez Cruz, FranciscoQuímica sustentable, química sostenible o química verde, la importancia de “algo” que permita procesos amigables y en pro del medio ambiente es en extremo necesario hoy en día. Se han desarrollado diversas fuentes de energía limpia. Existen múltiples investigaciones que han permitido avanzar en materia y aunque todavía falta mucho para encontrar un equilibrio el progreso es evidente. En la presente investigación, el objetivo principal es la producción de hidrógeno, por eso, cuando se habla de hidrógeno de un modo indiscutible surge la pregunta ¿Cuál es el costo? y cuando se habla de costo, no se habla de producción o desarrollo, se habla principalmente de tiempos, el tiempo es el factor más importante en cualquier reacción. En la interesante búsqueda por entender a los materiales y moléculas involucradas en la investigación, se habla acerca de cada uno de estos materiales, con el fin de comprender porque se utilizó cada uno en cuestión. Una vez comprendida la importancia de todos y cada uno de los elementos involucrados se procedió a realizar electrocatalizadores mediante técnicas electroquímicas (Voltamperometría Cíclica y Cronoamperometría). Adicional se utilizaron otras técnicas de caracterización (Difracción de Rayos X, Microscopio Electrónico de Barrido y Espectroscopía Fotoelectrónica de Rayos X) que complementaron la información de dichos materiales. Finalmente, se realizó la oxidación de la molécula de borohidruro de sodio, de la cual se obtiene hidrógeno (teórico, debido a que no se tiene el acople para medir directamente el H₂), una vez más, esta importante reacción fue realizada mediante técnicas electroquímicas en este caso en particular gracias a la Voltamperometría Cíclica.
- Efecto de la concentración del iniciador persulfato de potasio en la síntesis de microgeles iónicos de poli-N-isopropilacrilamida (pNIPAM) sobre la viscoelasticidad de las dispersiones(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-10) Robles Soto, José EnriqueLos microgeles se pueden describir como redes poliméricas súper absorbentes de dimensiones coloidales que consisten de moléculas flexibles entrecruzadas. Se pueden clasificar entre los “materiales inteligentes” pues pueden responder, como otros ejemplos de esta clase, a cambios sutiles en las condiciones que lo rodean como la temperatura o el pH. En este trabajo se analizó el efecto de la concentración del iniciador empleado en la síntesis de estas partículas sobre esta transición volumétrica, así como sobre las propiedades viscoelásticas de las dispersiones coloidales formadas por este tipo de partículas. Generalmente, los autores que trabajan con microgeles de pNIPAM, desprecian su carga electrostática, pero como se demostró en este trabajo, ignorar la carga electrostática de estas partículas cuando se utiliza un iniciador iónico en su síntesis, puede alterar la interpretación de los resultados. Incluso para los microgeles sintetizados con la menor concentración del iniciador persulfato de potasio, las dispersiones de microgeles presentan desviaciones respecto al comportamiento esperado para microgeles neutros
- Estudio de la dinámica de la concentración de partículas PM10 suspendidas en aire como un movimiento Browniano fraccional en la CDMX(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-04) García Hernández, RicardoLa contaminación atmosférica en la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM) ha representado un problema cotidiano debido al incremento en las actividades industriales y el continuo aumento del parque vehicular con motores de combustión interna. El uso de combustibles fósiles ha sido la principal causa de la emisión de material particulado, como las partículas microscópicas PM10 y, que pueden producir daños severos en el sistema respiratorio humano. En esta tesis se presenta un estudio de algunas de las propiedades estadísticas y dinámicas, de la concentración de material particulado PM10 que son emitidas por diversas fuentes, principalmente por vehículos de motor de combustión interna en la ZMVM. El estudio consistió en el análisis de la variabilidad temporal de las concentraciones de PM10 registradas entre 2019 y 2021. La adquisición de los datos se realizó en estaciones de monitoreo atmosférico en cinco zonas (NW: Noroeste, NE: Noreste, CE: Centro, SW: Suroeste y SE: Sureste) de la Zona Metropolitana del Valle de México a cargo de la Red de Monitoreo Atmosférico Automático (RAMA). Con el análisis estadístico se obtuvieron las funciones de distribución, y el estudio dinámico se basa en la estimación del exponente de Hurst H, en este caso, dicho exponente se obtuvo a partir del exponente espectral mediante una relación lineal. Con esta información se caracteriza la dispersión del material particulado como un movimiento Browniano fraccional. Por otro lado, los procesos involucrados en la dispersión del material particulado son no lineales y para determinar la correlación temporal, se aplicó la función de información mutua, que se define a partir de la entropía de Shannon y la teoría de la información. La función de información mutua toma en cuenta todas las contribuciones, lineales y no lineales, por lo que da una medida global de la correlación. Los resultados estadísticos señalan que la emisión del material particulado PM10 se caracteriza mediante una distribución log-normal. El análisis espectral se realizó mediante la potencia espectral P(f), que se obtiene del periodograma. La potencia espectral despliega una ley de potencias de la forma P(f) / f−ᵝ En las series de tiempo estudiadas se obtiene un entrecruzamiento de donde se obtienen dos exponentes espectrales, β1 y β2. Dicho entrecruzamiento, comúnmente se interpreta como la coexistencia de dos mecanismos dinámicos diferentes observándose un comportamiento de un movimiento Browniano fraccional (correlacionado) dentro de las primeras 24 hrs, después de este tiempo, se muestra un comportamiento de movimiento Browniano (sin correlación). Finalmente, las correlaciones obtenidas mediante la función de información mutua no decaen a cero.
- Óxidos mixtos cobre/aluminio como catalizadores heterogéneos en la síntesis de triazoles derivados de glucosa(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-03-09) Bello García, Luis AntonioSe sintetizaron hidróxidos dobles laminares (HDL), por sus siglas en inglés, Cu/Al comúnmente denominadas hidrotalcitas, con estructura cristalina del tipo monoclínica con relación 3:1 mediante coprecipitación, tratamiento asistido por microondas y tratamiento asistido por ultrasonido. Posteriormente mediante un tratamiento térmico, se obtuvieron los óxidos mixtos (OM) correspondientes. Los HDL fueron caracterizados por difracción de rayos X (DRX), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR), microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopía de energía dispersiva de rayos X (EDS) y análisis termogravimétrico (TGA). Mediante una reacción de Cicloadición Alquino Azida (CuAAC) entre el 2-mercaptobenzoimidazol monopropargilado y la tetra acetil glucozil azida, en condiciones clásicas (empleando CuI) y posteriormente empleando los diferentes HDL y OM, se obtuvo el 1,2,3-triazol-1,4-disustituido-1-tetraacetilglucosil-4-metanmercaptobenzimidazol (TAG-T-MBI) , correspondiente, la evolución de la reacción se siguió por cromatografía en placa fina (TLC) y los productos intermedios y final fueron purificados por cromatografía en columna y caracterizados por FT-IR, y resonancia magnética nuclear (RMN) de protones y carbono 13, finalmente se comparó la actividad catalítica de los LDH Cu/Al y su correspondiente óxido mixto contra yoduro cuproso
- Obtención de luz blanca a partir de boratos de litio dopados con iones lantánidos y metales de transición(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-03) Arredondo Martínez, Sergio DanielEn este trabajo se muestran los resultados y el análisis de la obtención y caracterización luminiscente de materiales cerámicos (vidrios de borato de litio (BLO), monodopados con iones cobre y europio, y vidrios de BLO tridopados con iones cobre, europio y disprosio. Los resultados mostrados, se realizaron con base en el análisis de las propiedades fotoluminiscentes, con el propósito de obtener emisión de luz blanca en el sistema tridopado. Los vidrios de BLO fueron preparados a partir de la fundición de los precursores (carbonato de litio [Sigma Aldrich, 97%], ácido bórico [Sigma Aldrich, 99.9%], nitrato de cobre (CuO) [Sigma Aldrich, 99.9%], nitrato de disprosio (Dy(NO₃)₃) [Sigma Aldrich, 99.9%] y óxido de europio (Eu₂O₃) [Sigma Aldrich, 99.9%]); en los cuales, los último tres precursores fueron utilizados como dopantes para darle al material la propiedad luminiscente, variando la concentración de iones dopantes a partir de un diseño experimental Taguchi L₉. Para el caso del ion europio como dopante, se obtuvo la mayor emisión de luz a los 611 nm, correspondientes a la transición ⁵D0 → ⁷F₂, denotando una emisión en rojo; esto es corroborado por el diagrama de coordenadas cromáticas CIE (Comission Internationale de l’Eclairage). El vidrio más eficiente tiene una pureza de emisión del 99% y una concentración del 1%. Por otro lado, la mayor intensidad de emisión del sistema BLO:Cu se obtuvo a los 460 nm, correspondientes a la transición ³D₈ ⁴S₂ denotando una emisión en color azul. El vidrio más eficiente resultó con una concentración del 0.1% Cu, con un 68% de pureza de emisión. Ambos sistemas (BLO:xEu y BLO:xCu), se mostraron saturados, es decir, al incrementar la concentración de dopantes, la luminiscencia disminuye, conociendo este fenómeno como quenching. Para el caso de los vidrios de BLO tridopados con europio, cobre y disprosio (BLO: Eu, Dy, Cu) se utilizaron las siguientes longitudes de onda para excitar al electrón: 340, 360 y 380 nm, en donde, de acuerdo con los resultados de fotoluminiscencia, la longitud de onda de excitación óptima fue de 360 nm, debido a que se mostró una mayor intensidad de emisión en los sistemas establecidos y se lograron obtener coordenadas CIE de x= 0.3103, y= 0.298 que se ubican dentro de la región blanca del espectro visible. Estas coordenadas de cromaticidad se lograron gracias al análisis del diseño experimental tipo Taguchi L₉. En los espectros de emisión se observó que cada uno de los iones dopantes utilizados, emitían luz visible en su longitud de onda dominante, tales son: para el caso de los iones cobre, se emitió luz visible en la región azul con las transiciones ³D₆ ⁴S₂ → ⁴S₂ S₁/₂ y ³D₆ ⁴S₂ → ⁴S₂S una longitud de onda de 420 y 451 nm, respectivamente. Para el caso de los iones disprosio, las longitudes de onda de emisión resultaron en 480 nm (⁴F₉/₂ → ⁶H₁₅/₂) y 575 nm (⁴F₉/₂ → ⁶H₁₃./₂), con emisión en luz verde – amarillo. Finalmente, los iones europio tuvieron emisión roja en la transición (⁵D₀ → ⁷F₂) a 613 nm. Además, se determinó que los vidrios con una mayor cantidad de cobre resultaron tener una emisión en azul, en las transiciones antes mencionadas. Sin embargo, al disminuir dicha concentración hasta 0.1% Cu, se obtuvo una emisión cercana al blanco en las coordenadas x = 0.31, y = 0.29 del diagrama de cromaticidad CIE, en comparación con las coordenadas de referencia, las cuales son de x = 0.33, y = 0.33. Este vidrio fue el sintetizado con una concentración de BLO: 1.5Dy, 1.0Eu, 0.1Cu.
- Evaluación de la humedad relativa y temperatura como factores en el proceso sol-gel de nanomateriales para conservación de roca(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017-10) Melendez Garcia, DanielEn el campo de la conservación restauración de patrimonio cultural construido en roca se han desarrollado multitud de tratamientos de intervención, con el propósito de recuperar características originales de los elementos pétreos, así como de protegerlos frente a la acción de las causas de su deterioro. Los productos basados en alcoxisilanos han demostrado ser loa más idóneos como tratamientos de consolidación e hidrofugación en un gran número de intervenciones, los cuales se aplican como soles y polimerizan de forma espontánea en el interior de la estructura porosa de la roca, como parte de un clásico proceso sol-gel. Debido a la gran variedad de factores que actúan durante el proceso de intervención en roca (parámetros ambientales del entorno, características del material pétreo, etc.), los tratamientos pueden presentar diferentes grados de eficacia y durabilidad. Factores como la humedad relativa y la temperatura afectan significativamente a las velocidades de hidrolisis y de condensación de los alcoxisilanos. Durante la época de polimerización se origina el sol de partida, el cual tiene una decisiva influencia sobre algunas características físicas y químicas de los geles obtenidos. No obstante, factores que intervienen también en otras etapas del proceso sol-gel, pueden condicionar tanto la microestructura de los geles como sus propiedades mecánicas, y conducir, por tanto, a grados variables de eficacia y durabilidad como tratamientos de conservación-restauración de roca. Motivados por esto, en el presente trabajo de investigación se evalúa como la humedad relativa y la temperatura afectan algunas propiedades (grado de contracción, elasticidad y porosidad, fundamentalmente) de nanomateriales basados en alcoxisilanos. Además, se establece la relación que existe entre estas propiedades y las eficacias consolidante e hidrofugante en una roca patrimonial silícea de porosidad intermedia.
- Síntesis y evaluación de las propiedades mecánicas y de bioactividad de compositos de hidroxiapatita obtenida a partir de cascarón de huevo reforzada con biovidrio(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2019-07) Godoy Colín, EstefaniaEn este trabajo se desarrollaron una serie de biomateriales compuestos (compositos) Hidroxiapatita-Biovidrio (HAp-BG) procesados por una técnica de polvos basada en la pulvimetalurgia y sinterizados a 800°C durante 1 h. La finalidad es evaluar el efecto de la adición de partículas de biovidrio en bajas concentraciones (3, 5, 10 y 15%wt) sobre las propiedades físicas, mecánicas, características microestructurales y de bioactividad de una matriz porosa de hidroxiapatita (HAp). La hidroxiapatita fue sintetizada por el método de precipitación a partir de precursores de calcio provenientes de cascaron de huevo y caracterizada por DRX, mientras que el biovidrio de tipo CaO-P2O5-SiO2 fue sintetizado por sol- gel y caracterizado por DRX y FTIR. Se realizaron estudios de caracterización microestructural (MO y MEB) y se determinaron parámetros de densidad, porosidad, microdureza y resistencia máxima a la compresión. Mientras que la bioactividad de los compositos HAp-BG fue evaluada in vitro con respecto a la capacidad de formación de apatita como resultado del contacto con la solución de fluido corporal simulado (SBF), la bioactividad fue caracterizada por técnicas de DRX, FTIR, MEB y X-EDS antes y después de la inmersión en la solución SBF.
- Hidroxisales laminares como materiales para la encapsulación de moléculas biológicamente activas y su posterior liberación modulada(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2019-01) Montaño González, Paulina AlejandraEn el presente trabajo se describe la estrategia de síntesis de materiales híbridos mediante la asociación de una matriz inorgánica y una molécula biológicamente activa. Los materiales sintetizados fueron evaluados como sistemas de liberación modulada de la molécula biológicamente activa. La matriz inorgánica consiste en una hidroxisal laminar de MgZn o FeZn y se utilizó para la encapsulación de ácido nalidíxico o ácido pipemídico, quinolonas de primera generación con actividad biológica contra bacterias Gram-negativas, así como algunas bacterias Gram-positivas. Los materiales híbridos así obtenidos fueron protegidos por un recubrimiento ácidorresistente, consistente de alginato de sodio. La eficacia del sistema recubierto fue evaluada en la liberación modulada de la molécula biológicamente activa a condiciones de temperatura y pH controlados. La caracterización de los materiales se llevó a cabo mediante difracción de rayos-X, análisis termogravimétrico, espectroscopia de infrarrojo por transformada de Fourier, microscopía electrónica de barrido y espectroscopia de dispersión de energía. Por otro lado, las pruebas de evaluación para el seguimiento de la liberación de las moléculas biológicamente activas se realizaron mediante un espectrofotómetro de ultravioleta visible utilizando membranas de diálisis con tamaño de poro de 1 k Da en agua destilada y en agua de peptona tamponada; en medios sintéticos de jugo gástrico biliar y en fluidos sintéticos del intestino delgado. Finalmente, se evaluó la actividad y sensibilidad bactericida de aquellos materiales asociados a las moléculas biológicamente activas. Adicionalmente algunas de las hidroxisales dobles laminares se caracterizaron mediante espectroscopia fotoelectrónica de rayos-X. Se realizó un análisis complementario de evaluación para la determinación cuantitativa del contenido del ácido nalidíxico en una de las hidroxisales de FeZn mediante un disolutor y se caracterizó por cromatografía líquida de alta eficiencia. Estos resultados se muestran en el apéndice B.
- Elaboración de la aleación celular de Ti-6Al-4V por medio de la metalurgia de polvos y determinación de sus características básicas(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2019) Salgado Rodríguez, Paulina FernandaEl titanio y sus aleaciones hoy en día son los más utilizados como implantes biomédicos por su alta resistencia a la corrosión. Sin embargo, su excesiva rigidez respecto al hueso provoca que el hueso deje de funcionar como soporte de esfuerzo. Otra problemática de estas aleaciones es su falta de porosidad, lo que dificulta su osteointegración. El desarrollo de una aleación celular de titanio disminuye su rigidez y por otro lado aumenta su porosidad, lo cual se tomó en este trabajo. Se elaboró una aleación celular compactando Ti-6Al-4V por medio de metalurgia de polvos con agente espumante y cera (usada como lubricante) para obtener probetas cilíndricas sólidas (compactado en verde), variando masa y volumen, se disminuye la densidad del material hasta incluso 13% más baja que la del hueso humano. La caracterización de la microestructura del material sinterizado se realiza a través de microscopía óptica y Microscopio Electrónico de Barrido (MEB), lo que permite hacer seguimiento del avance de la consolidación de las probetas; además se observa que los poros de las probetas son una combinación aleatoria entre poros cerrados e interconectados lo que en principio es beneficio para la osteointegración. Mediante ensayos de compresión se determina que el módulo elástico de la aleación Ti-6Al-4V celular disminuye con el aumento del tiempo de sinterizado y, por lo contrario, que el esfuerzo colapso y el esfuerzo meseta aumentan. Por ejemplo, la probeta de 1.5 horas de sinterizado, soporta un esfuerzo de 38.25 MPa antes de deformarse plásticamente, lo que es 23.5% más frágil de lo que soporta el hueso humano; para ese tiempo de sinterizado, se forma el inter-metálico Ti3Al, detectado mediante difracción de rayos X, sin embargo, a tiempos mayores de sinterizado, no se detecta. La probeta sinterizada durante 2 horas tiene la misma densidad que la del hueso humano y su esfuerzo colapso es de 9.22 MPa, lo que representa el 81.6% más frágil que el hueso humano. Por lo tanto, sí se logra disminuir la rigidez de la aleación con respecto a la aleación celular hasta el 98.8% y la densidad disminuye 61.7%. Con respecto al hueso humano, resultan ser más frágiles para cualquier tiempo de sinterizado.