Maestría en Ciencias e Ingeniería de Materiales
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- 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.
- Síntesis de nanoestructuras núcleo-cascarón Si/SiOx embebidas en ZnO(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2019) Dante Rodrigo Alfaro FloresSe sintetizaron nanopartículas de Si embebidas en una matriz de ZnO en forma secuencial mediante la técnica de sputtering de radio frecuencia con atmósfera reactiva de Ar/O2. Las micrografías de MEB y AFM confirman la formación de las nanopartículas de ZnO; además mediante espectroscopia Raman y FTIR es posible observar la formación de ZnO en los sustratos de vidrio y silicio. Los espectros de transmitancia de UV-VVIS arrojan que el silicio nanoestructurado de las muestras sintetizadas a temperatura ambiente y a 300 °C presenta un ancho de banda prohibida de 1.86 y 1.84 eV respectivamente; mientras que el ZnO presenta un ancho de banda prohibida de 3.3 eV. El desempeño fotoluminiscente del ZnO se incrementó debido a la presencia del silicio confinado en las muestras sintetizadas a temperatura ambiente y a 300°C. En cuanto a sus propiedades eléctricas, la muestra crecida a 500°C del sistema ZnO/Si/ZnO mostró el mayor desempeño. La estructura ZnO/Si/ZnO podría ser potencialmente utilizada en aplicaciones fotovoltaicas y optoelectrónicas, como material conductor transparente y emisor de luz.
- Preparación, caracterización y estudios de estabilidad de redes metal orgánicas de plata y su acción bactericida vs Escherichia coli y Staphylococcus aureus(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2019-06) Celis Arias, VanessaActualmente la preocupación por el control de epidemias ha incrementado debido a la resistencia que las bacterias han desarrollado a los antibióticos, por lo que desarrollar alternativas que ayuden con esta problemática se ha convertido en una prioridad. Una opción podría ser utilizar materiales que actúen como bactericidas como las redes metal orgánicas (MOF). Las MOF son materiales porosos que pueden ser diseñados mediante la variación de los metales y ligandos, dando como resultado estructuras con diferentes propiedades fisicoquímicas que funcionen en aplicaciones específicas. De acuerdo con lo anterior podrían considerarse candidatas para actuar como agentes bactericidas, debido a i) la liberación de iones o fragmentos de la red de forma lenta o a ii) que el mismo material cuente con dichas propiedades bactericidas per se. La plata (Ag+) se conoce por tener propiedades antibacterianas que mejoran cuando ésta se encuentra ionizada y estructurada a nivel micro o nanométrico. Por lo tanto, en el presente proyecto, se sintetizaron redes metal orgánicas de Ag+ a partir de los ligandos: ácido bencen-1,4-dicarboxílico (BDC), ácido 2,6-naftalendicarboxílico (NDC) y ácido 2,6-piridindicarboxílico (PDC) en rendimientos de moderados a bajos, 43, 48 y 21 %, respectivamente, y se evaluó el efecto bactericida en las bacterias de las especies Staphylococcus aureus y Escherichia coli. Todos los materiales fueron caracterizados por microscopia electrónica de barrido (MEB), difracción de rayos X (DRX), Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR), análisis termogravimétrico (ATG) y adsorción de N2. Todas las MOF presentaron estructura cristalina y tamaños de cristal en el orden de nanómetros, con diferentes propiedades fisicoquímicas, en función del ligando. Adicionalmente, la estabilidad de las MOF: AgBDC y AgNDC no se ve afectada ya que mantuvieron la estructura cristalina en medio acuoso, mientras que AgPDC presentó menor estabilidad en agua perdiendo 20 % de cristalinidad. En contraste, los tres materiales son inestables en soluciones fisiológicas amortiguadoras y en medios de cultivo celular que contienen cloruros (PBS (Phosphate- buffered physiological saline), DMEM (Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium), DMEM + suero fetal bovino y nutrient broth (NB)) y estables en el medio de cultivo NB sin cloro. Finalmente, con la concentración de 20 mg·L-1 de AgBDC en suspensión se presentó una mayor actividad bactericida sobre Escherichia coli comparada con la de Staphylococcus aureus. Sin embargo, la actividad de AgBDC aumentó y se mantuvo sobre E. coli cuando el material está en forma de película o recubrimiento presentando efecto inmediato y prolongado. Dicha película se consideró como un sistema híbrido de tipo AgBDC/AgNPs, debido a las reacciones redox que propician la formación de AgNPs a partir de la MOF AgBDC en presencia del medio de cultivo. Debido a todo lo anterior, la MOF AgBDC se considera un sistema con alto potencial para aplicaciones biológicas, debido a su comportamiento como agente bactericida al instante y persistente.
- 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.
- Adsorción de CO2 en compósitos de derivados de carbono y una red metal orgánica y su estabilidad en agua(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2019-06) Cortés Suárez, JonathanLa síntesis de compósitos de derivados de carbón y una red metal orgánica (MOF) de cobre (HKUST-1), se realizó mediante tres metodologías: mecanoquímica (MQ), post-síntesis (PS) e in-situ (IS). Mediante la síntesis MQ se lograron determinar las propiedades de los compósitos cuando se realiza una mezcla mecánica de los componentes, la estructura de la MOF se preservó, de acuerdo con los resultados de difracción de rayos X (DRX). En la PS el material carbonoso se agrega a la MOF, mientras ésta se forma, las condiciones de síntesis de la HKUST-1 se ven afectadas por la presencia del óxido de grafeno reducido (Gred) lo que modifica la estructura de la MOF y se obtiene el material bidimensional [Cu2(OH)(BTC)]n·2nH2O. En la síntesis IS, los iones de cobre se pre-adsorben sobre el material carbonoso y posteriormente, se lleva a cabo una reacción con el ligante orgánico para obtener la MOF, se buscó que la dispersión del material fuera mayor con esta metodología. Los resultados indicaron que la MOF se formó con una mayor cristalinidad que la obtenida para la referencia HKUST-1. La capacidad de adsorción del compósito IS-Gred supero la capacidad de HKUST-1 en 45.77 % para N2, en 29.57 % para CO2 y en 50.50 % para H2O. En todos los compósitos sintetizados mediante IS, la estructura se mantiene después de la adsorción de agua y la estabilidad térmica aumenta.
- Síntesis y caracterización de óxido de grafito funcionalizado con derivados y análogos de o-fenilendiamina. Obtención de bencimidazoles(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2016-03) Barrera Pascual, María VictoriaLos materiales a base de carbono han sido estudiados recientemente debido a sus potenciales propiedades y posibles aplicaciones en el campo de la física, química, electrónica y mecánica. Un derivado del grafito es el óxido de grafito el cual si bien fue descubierto hace más de un siglo ha despertado gran interés ya que no solo ha resultado ser un precursor de bajo costo para la obtención de grafeno a gran escala si no que los grupos oxigenados del óxido de grafito han permitido funcionalizarlo covalentemente en presencia de precursores que contienen nitrógeno tales como aminas orgánicas. La funcionalizacion covalente del óxido de grafito seguido de una reducción ha logrado ser una forma eficaz de modificar su estructura química y modular sus propiedades eléctricas. Pocas investigaciones se han centrado en el estudio del óxido de grafito funcionalizado no reducido, esto provoca el interés que se tiene por estudiar el proceso de funcionalizacion para lo cual se introdujeron una serie de compuestos orgánicos con grupos amino los cuales permitieron por medio de una reacción de ciclación la formación de bencimidazoles en la estructura del óxido de grafito. El presente trabajo tuvo como objetivo funcionalizar oxido de grafito con análogos y derivados de o-fenilendiamina previamente sintetizados además de servir como precursores para la obtención de bencimidazoles disubstituidos. La síntesis de derivados de o-fenilendiamina partió de o-nitroanilina y o-fenilendiamina con 2-cloropiridina y 2-cloropirimidina respectivamente. Las reacciones fueron efectuadas de manera convencional y asistida por horno de microondas, la caracterización de los productos se realizó por Resonancia Magnética Nuclear de 1H, 13C en equipo BRUKER de 400MHz con DMSOd6 como disolvente y espectroscopia de Infrarrojo por transformada de Fourier los cuales se realizaron en estado sólido en un equipo BRUKER FT-IR ALPHA en el modo de Reflectancia total atenuada. (ATR). Previo a la funcionalizacion el grafito fue oxidado por el Método de Hummers modificado tratándolo con KMnO4 y H2SO4, y posteriormente con H2O2. La funcionalizacion se realizó por ultrasonido con una dispersión de óxido de grafito en agua desionizada, posteriormente se adicionaron los compuestos orgánicos diluidos con etanol en presencia de ácido polifosforico como catalizador y la suspensión fue calentada por 24hrs. Se caracterizaron los materiales por las técnicas de Difracción de Rayos X, Análisis termogravimétrico, espectroscopia de Infrarrojo por transformada de Fourier, Raman y Microscopia Electrónica de Barrido con espectroscopia de energía dispersiva. Finalmente, se evaluó el rendimiento electroquímico de los materiales funcionalizados no reducidos utilizando la técnica de Voltamperometría Cíclica. Se impregno oxido de grafito con nafión en un electrodo de carbón vítreo utilizado como electrodo de trabajo, un alambre de platino como electrodo auxiliar y uno de plata como electrodo de referencia en una solución acuosa 1M de H2SO4 como electrolito. Los resultados de los óxidos de grafito funcionalizados indican valores de capacitancia especifica hasta ciento cincuenta veces mayores en comparación con el óxido de grafito no funcionalizado.
- Síntesis de Hidrotalcitas y Zirconia sulfatada para la obtención de inhibidores de la corrosión formados por macrociclos y derivados del imidazol(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2011-07) Cruz Gonzalez, Deysi YeseniaEn este trabajo se obtuvieron y caracterizaron los catalizadores Hidrotalcitas (HT) y Zirconia Sulfatada (ZS) los cuales fueron utilizados para la síntesis de los derivados de 2- Mercaptoimidazol y 2-Mercaptobenzimidazol así como para la síntesis del macrociclo (6,12-Epoxi-6H,12H-dibenzo[b,f][1,5]dioxocin) por métodos convencionales y asistida por microondas (µw). Los productos antes mencionados corrosión del acero API 5L X52 sumergido en H2SO4 1M y HCl 1M mediante las técnicas de Polarización Potenciodinámica y Espectroscopia de Impedancia Elec troquímica (EIS). Los resultados obtenidos por las técnicas electroquímicas nos permiten obtener la eficiencia de inhibición (EI) a diferentes concentraciones de los inhibidores y diferentes tiempos de inmersión en dos medios corrosivos. Se llevó a cabo un análisis termodinámico para los tres inhibidores arrojando como resultado un proceso de fisisorción sobre la superficie del acero.
- Caracterización del añil natural, paligorskita y azul maya sintético por medio de la técnica fotoacústica(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2012-02) Rosales Córdova, Carlos AldebaránEl Azul Maya ha sido estudiado por una amplia cantidad de técnicas de caracterización, como lo son: Emisión de partículas inducidas por rayos X (PIXE) [13], Espectroscopía de rayos X (XAS) [14], Microscopía de transmisión electrónica de alta resolución (HRETM) [13], Fluorescencia de rayos x (XRF) [15], Raman [16], Análisis térmico diferencial (DTADSC, TGA) [17], Difracción de rayos X[18], Microscopia Electrónica de Barrido, entre otras. Los resultados obtenidos con los estudios de las técnicas de caracterización mencionadas lograron responder diversas preguntas, pero sigue sin responderse la razón por la cual no se observa el añil en el espectro del azul maya. En la presente investigación se empleó una técnica de caracterización nunca antes usada en el pigmento, esta técnica es conocida como Fotoacústica, la cual consiste básicamente en hacer incidir energía electromagnética en el material, lo cual genera un volumen de expansión - compresión, produciendo una onda característica del material que viajara a través de él y será detectada por un transductor, el cual manda la señal a un osciloscopio en donde se muestra la señal fotoacústica en tiempo real, con dichas gráficas se detectan los cambios estructurales que presenta el material analizado al ser sometido a un incremento de temperatura controlado. La aportación de este estudio es presentar evidencia acerca de si es posible observar el añil en el espectro del azul maya a través del empleo de la técnica fotoacústica. La presentación de este trabajo se divide en 5 capítulos. El primero capítulo habla acerca de la cultura Maya, haciendo énfasis en el pigmento que ellos producían al mezclar la paligorskita y el índigo para posteriormente calentarlo y producir este característico pigmento conocido hoy en día como Azul maya, el segundo capítulo aborda los principios generales de la técnica fotoacústica y se da una breve explicación de los principios físicos que envuelven a la técnica fotoacústica con láser pulsado, en el tercer capítulo se muestra el método empleado en la presente investigación, el cual se dividió en: planteamiento del problema, materiales, aparatos y procedimiento, en el cuarto capítulo se realizó el análisis y descripción de los resultados, por último, en el capitulo quinto se presenta la discusión y conclusiones de la investigación.