Ciencias e Ingeniería de Materiales
Permanent URI for this communityhttps://hdl.handle.net/11191/6736
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- Síntesis y caracterización de una aleación de Níquel-Titanio-Aluminio fabricada por pulvimetalurgia(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2026-04-09) Guillen Rodríguez, Diego SinuheLa presente investigación está enfocada en obtener la composición ideal de la aleación Ni-Ti-Al que presente alta resistencia mecánica y que a su vez, que esta aleación sea ligera, además se propone emplear la técnica de pulvimetalurgia para fabricar estas aleaciones, dado que las características de procesamiento de esta técnica nos garantiza el obtener productos con morfología microestructural homogénea lo cual se asocia a propiedades mecánicas elevadas y homogéneas, finalmente aunado a esto, se espera encontrar el tratamiento térmico que permita optimizar las propiedades mecánicas de la aleación Ni-Ti-Al.
- Adsorción de sulfatos en medios acuosos usando adsorbentes biodegradables de quitosano-alginato dopados con cobre (II)(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2026-03-09) García Camacho, Germán GustavoLa contaminación de los cuerpos de agua por sulfatos supone un asunto medioambiental importante, a causa de su gran estabilidad química y la capacidad que tienen para moverse en medios acuosos. En este contexto, la adsorción constituye una alternativa eficiente y ambientalmente amigable, especialmente cuando se emplean materiales sostenibles. Por lo tanto, en este estudio se sintetizaron pellets biodegradables para eliminar iones sulfatos, utilizando una matriz polimérica híbrida de quitosano (Q) y alginato (A), a la que se le denominó QA. Luego, se le agregaron iones cobre para conseguir el material QA-Cu y mejorar su afinidad con especies aniónicas como los iones sulfato. Adicionalmente, los pellets QA y QA-Cu fueron caracterizados fisicoquímicamente antes y después del proceso de adsorción mediante difracción de rayos X, espectroscopía de infrarrojo por Transformada de Fourier (FTIR), espectroscopía de fotoelectrones emitidos por rayos X, microscopía electrónica de barrido con espectroscopia de rayos X por dispersión de energía, porosimetría por intrusión de mercurio, análisis termogravimétrico acoplado a FTIR, determinación del pH punto de carga cero, potencial zeta, factor de hinchamiento, y espectroscopia de emisión óptica con plasma acoplado inductivamente. El análisis posterior a la adsorción mostró cambios en la química superficial y en el potencial zeta, confirmando la participación de interacciones electrostáticas y mecanismos de complejación metal–anión. La evaluación adsorptiva tuvo lugar a 23 °C; en este caso, el modelo de Langmuir describió mejor los datos de equilibrio, lo que sugiere que la adsorción ocurre en monocapa sobre ubicaciones homogéneas. Por otro lado, la cinética se ajustó al modelo de pseudo-segundo orden. Los pellets QA-Cu alcanzaron una capacidad máxima de adsorción de 236.4 mg de sulfato/ g de adsorbente en 48 h a 1000 ppm de sulfatos, mostrando concordancia entre la capacidad experimental y la teórica del modelo. Asimismo, en el estudio de la regeneración de los pellets de QA-Cu se obtuvo un porcentaje de remoción de sulfatos de un 38% a 48 h, manteniendo su desempeño hasta el cuarto ciclo de reutilización, lo que evidencia una adecuada estabilidad estructural y funcional. En conjunto, los resultados demuestran que los pellets QA-Cu constituyen un bioadsorbente prometedor para la remoción de sulfatos en medios acuosos, combinando sostenibilidad, estabilidad y eficiencia adsorptiva.
- Síntesis de partículas de oxalato de calcio como sitios de nucleación para el desarrollo de resistencia temprana de morteros(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2026-02) Calixto Rivas, Crhistian IvanEn el presente trabajo se estudió el efecto de partículas de oxalato de calcio monohidratadas (COM), sintetizadas a partir de una reacción mecanoquímica entre el hidróxido de calcio (CH) y el ácido oxálico dihidratado (OAD), en la cinética de hidratación y desarrollo de resistencia a la compresión al realizar un reemplazo parcial del cemento (5%) con las partículas COM. Las partículas se nombraron y sintetizaron usando tres relaciones estequiométricas CH:OAD distintas: i) P1Caox (1:1), ii) P2Caox (1:1.5) y iii) P3Caox (1.5:1). La caracterización fisicoquímica y microestructural de las partículas se realizó mediante técnicas analíticas de difracción de rayos X (DRX), espectroscopia de infrarrojo por trasformada de Fourier (FTIR), análisis termogravimétrico (TGA), y microscopia de barrido electrónico (MEB). Las fases obtenidas en partículas P1Caox fueron principalmente COM con una pequeña cantidad de CH (>1%). Para el sistema P2Caox se presentaron 2 casos: la primera consistía en COM junto con las fases anhidras de ácido oxálico (AO), mientras el segundo caso fue con OAD, siendo más frecuente el segundo caso. Finalmente, las partículas P3Caox encontraron fases COM, CH y carbonato de calcio (CC̄). Al estudiar la cinética de hidratación mediante las curvas calorimétricas y el estudio de evolución de fases mediante DRX/Rietveld, fue posible distinguir los distintos efectos al reemplazar parcialmente cemento con partículas. Para el caso de reemplazar P1Caox, la disolución de la fase C₃S y formación de fase amorfa se vio incrementada en etapas tempranas. Al reemplazar con P2Caox, el resultado fue contrario, teniendo un efecto retardante, desplazando las curvas calorimétricas aproximadamente 2 horas, la disolución de C₃S y la formación de fase amorfa se mantuvo en el menor nivel hasta los 3 días, cuando se igualo a los otros reemplazos y la conversión de Ettringita (AFt) a monosulfato (AFm) aumentó. Finalmente, al reemplazar con P3Caox, las curvas calorimétricas, el consumo de C₃S y la formación de fase amorfa se comportaron igual al testigo, lo que indicaría un efecto de relleno. Las resistencias desarrolladas a 3 días mostraron una caída respecto al testigo, dando una diferencia de 12.9% para P1Caox, 12.6% para P2Caox y 14.6% para P3Caox. Las resistencias a 7 días mejoraron, la diferencia fue de 5.8% para P1Caox, 2.1% para P2Caox y 7.3% para P3Caox. Por último, a los 28 días las resistencias fueron más cercanas al testigo, la diferencia fue de 3.2% para P1Caox, 4.4% para P2Caox y 5.7% para P3Caox, indicando una integración en la matriz cementicia.
- Evaluación electroquímica para la oxidación de ácido fórmico catalizada por nanopartículas paladio y paladioplata soportadas en polipirrol obtenidas a partir de un disolvente eutéctico profundo(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2026-02) Ávalos Huarte, EmmanuelEl objetivo general de esta investigación es evaluar la cinética de nucleación y crecimiento de las NP's de Pd y Pd-Ag soportadas en PPy, obtenidas a partir de sus iones contenidos en los disolventes eutécticos profundos Reline y Ethaline y su actividad másica para la reacción de oxidación de ácido fórmico con el propósito de proponer un electrocatalizador con futuras aplicaciones como sostenible, económico, eficiente y duradero sintetizado por medios electroquímicos para la construcción de una DFAFC. Los objetivos específicos del trabajo son los siguientes: 1) Analizar los modelos de nucleación y crecimiento electroquímico reportados en la literatura para la formación de nuevas fases (cúmulos metálicos o polímeros conductores) para describir la cinética de los electrodepósitos. 2) Producir la electrosíntesis de PPy en Reline por medio de técnicas electroquímicas: CV y CA sobre un electrodo de carbono vítreo usando DES para su posterior uso como soporte. 3) Identificar parámetros de la electrodeposición de las NP's de Pd y Pd-Ag obtenidas en Reline y Ethaline sobre un electrodo de carbono vítreo en función del potencial impuesto y tiempo. 4. Evaluar la síntesis electroquímica de NPs de Pd y Pd-Ag soportadas en PPy en Reline por medio de CA variando el potencial aplicado y tiempo en ácido fórmico. 5) Analizar los electrodepósitos de NP's Pd y Pd-Ag soportadas en PPy a través de técnicas SEM-EDX, XRD, XPS y RAMAN para obtener información sobre sus propiedades. 6. Evaluar la actividad electrocatalítica de las NP's de Pd y Pd-Ag soportadas en PPy en medio ácido empleado la actividad másica obtenida para la ROAF. 7) Evaluar las variaciones en las características morfológicas, eléctricas y electrocatalíticas del PPy y NP's bajo Convección Forzada en DES para la ROAF.
- Modulación de la banda prohibida y de la termoestabilidad en los materiales HKUST-1 y MOF-74 a través de la infiltración de moléculas orgánicas en los poros y sitios metálicos de los materiales(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2026-02) Alfonso Herrera, Luis ÁngelEsta investigación se centra en el estudio de la infiltración molecular en polímeros de coordinación en redes metal-orgánicas (Metal-Organic Frameworks, MOFs) del tipo HKUST-1 y MOF-74(Cu). A través de la interacción entre una matriz, que en este caso es la MOF, con una molécula huésped, para generar nuevos materiales compósitos de tipo huésped@MOF. Las moléculas huésped seleccionadas fueron: solventes residuales de la metodología de síntesis (agua/DMF), quercetina, curcumina, antraquinonas (quinizarina, antrarufina, alizarina) y ácido piren borónico. La infiltración de moléculas fue propuesta para ser realizada a través de dos vías: síntesis one-pot e infiltración post-síntesis. No obstante, dado la mayor eficiencia del proceso one-pot, este enfoque fue estudiado en mayor profundidad. Se determinó la banda prohibida de los compósitos mediante espectroscopía UV-Vis en estado sólido, empleando para ello los gráficos de Tauc. Dado que, en estudios preliminares de infiltración de quercetina, HKUST-1 presentó una mayor modulación de la banda prohibida, se decidió explorar la infiltración del resto de las moléculas propuestas únicamente en este material. Notablemente, muchos de estos compósitos presentaron una modulación de la banda prohibida superior a 2 eV, lo cual es sobresaliente incluso al comparar estos resultados con los generados dentro de la bibliografía más reciente. En conclusión, la estrategia propuesta de modulación de la banda prohibida fue desarrollada de manera exitosa, obteniéndose materiales sobresalientes entre los reportados en la bibliografía científica más reciente. Se profundizó en el desarrollo de correlaciones estructura-propiedad para explicar los resultados obtenidos, permitiendo el desarrollo de estrategias eficaces para la creación de materiales huésped@MOF con banda prohibida modulable. Además, se evaluaron los materiales en aplicaciones prácticas, aumentando la comprensión del comportamiento de sistemas tipo huésped@MOF, tanto sus beneficios, como retos a superar en futuros trabajos.
- Efecto de tratamientos térmicos sobre la resistencia al desgaste de herramientas giratorias de los aceros H13, D2 y A11 utilizadas en soldadura por fricción y agitación de aleaciones base cobre(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025-10-15) Mateos Trinidad, Carlos AntonioLa soldadura por fricción y agitación (FSW) se ha convertido en una técnica innovadora y eficiente en el campo de la unión de materiales, ofreciendo ventajas significativas en comparación con métodos convencionales principalmente en términos de eficiencia energética y su capacidad para unir materiales diversos, desde aleaciones ligeras hasta compuestos avanzados. Sin embargo, la vida útil de las herramientas giratorias utilizadas en esta técnica para unir aleaciones base cobre es muy corta debido a la fricción generada en el proceso y al desgaste por adhesión. Cabe mencionar que en la literatura no existe información suficiente enfocada a la relación de los tratamientos térmicos con el desgaste de las herramientas. Por lo que este proyecto se enfocó en incrementar la resistencia al desgaste de las herramientas giratorias de acero por medio de la aplicación de tratamientos térmicos de temple y revenido, lo que podría generar un aumento en la vida útil de la herramienta giratoria. Ahora bien, los objetivos de este trabajo son: 1) desarrollar herramientas giratorias de acero H13, D2 y A11 para realizar cordones de soldadura en placas de latón con espesores de 4 mm; 2) determinar la dureza y caracterizar la microestructura de las herramientas giratorias de aceros H13, D2 y A11 antes y después de los tratamientos térmicos; 3) evaluar el desgaste de las herramientas mediante la realización de cordones de soldadura sobre placas de aleaciones base cobre en función de la velocidad de rotación y la velocidad de avance, y 4) comparar las superficies de las herramientas posteriores al proceso de soldadura con las herramientas testigo mediante microscopia óptica, microscopía electrónica de barrido y proyector de perfiles.
- Materiales mesoporosos sostenibles funcionalizados con poliestireno expandido útiles en remoción de iones Cu(II) y en catálisis heterogénea(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025-07) Niño Castellanos, Marco JaredEl crecimiento de desechos de plásticos como el poliestireno (PS) que por su utilidad de embalaje termina por ser un contaminante exponencial para el entorno ecológico donde se encuentre, es una problemática que se buscó atender mediante la sulfonación de desechos de poliestireno para la obtención de un polímero ácido. En este sentido, el funcionalizar materiales mesoporosos como el MCM-41 con poliestireno sulfonado (PSSA), se pudo obtener un catalizador ácido heterogéneo (MCM-41-PSSA) capaz de funcionar eficazmente en la apertura de un epóxido. En relación con esto, se realizó un estudio acerca del efecto de incorporar poliestireno en la síntesis del MCM-41 y de igual manera funcionalizarlo con poliestireno sulfonado, es así como se obtuvieron los materiales PS-MCM-41 y PS-MCM-41-PSSA. El material MCM-41 debido a su estructura ordenada, gran volumen de poro, alta área superficial específica, así como su excelente estabilidad térmica y química, fue posible aprovechar dichas propiedades para la incorporación de cobre (Cu (II)) obtenido de un efluente industrial contraminado por este metal en los cuatro materiales previamente sintetizados. Posteriormente, con el objetivo de evaluar sus propiedades catalíticas de los nuevos materiales obtenidos, Cu@MCM-41, Cu@MCM-41-PSSA, Cu@PS-MCM-41 y Cu@PS-MCM-41-PSSA; se puso a prueba la síntesis de 1-Bencil-4-fenil-1H-1,2,3-triazol y de 1,4-difenilbuta-1,3-diino, productos de una reacción “Click” y del homoacoplamiento del fenilacetileno, respectivamente.
- Producción de hidrógeno vía fotoelectrocatálisis a partir de agua contaminada con rodamina B(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025-10) Gerardo Morales, Erick EmmanuelEn el presente trabajo se llevó a cabo el proceso simultáneo de remoción de rodamina b (RhB) y producción de hidrógeno vía fotoelectrocatálisis a partir de una disolución modelo. Los electrodos de trabajo fueron manufacturados a partir de los polvos catalizadores de MoS₂ y rGO (óxido de grafeno reducido), este último, utilizado como agente promotor de carga y soporte de la fase activa del electrodo. Para la formación de la película del compósito MoS₂/rGO se prepararon tintas catalíticas, con diferentes composiciones, dispersando sonoquímicamente los polvos en un medio líquido altamente polar de etilenglicol (EG), n-metil-pirrolidona (NMP) y fluoruro de polivinilideno (PVDF) como agente aglutinante. Se utilizó la técnica de drop casting sobre un sustrato de vidrio recubierto de óxido de estaño dopado con flúor (FTO), se evaporaron los solventes y finalmente se dio tratamiento térmico a los electrodos resultantes. Se realizaron los experimentos de fotoelectrocatálisis en un reactor hermético con configuración de tres electrodos (trabajo, referencia y contra) y una ventana de cuarzo a través de la cual se irradió luz ultravioleta al fotoánodo. Para la primera parte, se utilizó una solución sintética de RhB sin la adición de algún electrolito soporte, y para la segunda parte se utilizó H₂SO₄. El seguimiento de la reacción fue por espectroscopía ultravioleta - visible, para la remoción de RhB, y cromatografía de gases al final de cada experimento para cuantificar H₂. Una vez identificado que la fotoelectrocatálisis ácida mostró una mayor velocidad de reacción, se procedió a realizar ensayos de reciclabilidad de los fotoelectrodos para evaluar su estabilidad durante tres ciclos de reacción. Los porcentajes de degradación de la RhB van desde el 40% para el electrodo MoS₂ – 20 rGO hasta 13% para el electrodo puramente de MoS₂, en tanto, la producción total de H₂ es de 113 μmol para MoS₂ – 20 rGO y de solo 44 μmol para MoS₂; estos resultados corresponden al primer ciclo de cada electrodo, pues al utilizarse en una segunda o tercera ocasión disminuye tanto la remoción de RhB como la producción de H₂. Finalmente, se evaluó la calidad del agua tratada mediante la técnica de carbono orgánico total, sugiriendo la formación de subproductos. Es importante mencionar que se aplicaron diferentes técnicas de caracterización electroquímicas, espectroscópicas y estructurales que permiten describir las propiedades del catalizador y su relación con los procesos redox estudiados.
- Obtención de ácido poliglicólico empleando MOFs como catalizadores/matrices de policondensación(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2026-01) Salinas de la Cueva, Diana LorenaEn la presente investigación se desarrollaron metodologías experimentales para la reacción de polimerización del ácido glicólico. La primera metodología fue la reacción de policondensación del ácido glicólico (AG) en masa, que se llevó a cabo a 24 y 48 h de reacción, dando lugar a las muestras PM-24 y PM-48, respectivamente, para esta metodología se observó un buen acercamiento verde, respecto a la evaluación de los 12 principios de la química verde. Aunado a ello, en los resultados obtenidos fue posible determinar que, en ambas condiciones, se generaron exitosamente oligómeros/polímeros de ácido poliglicólico (APG) con variación en su peso molecular demostrando que al aumentar el tiempo de reacción (PM-48), se obtienen polímeros de mayor peso molecular. En cuanto a la segunda metodología, esta se realizó empleando acetonitrilo como disolvente aprótico de policondensación y MOFs, HKUST-1 o Zn-MOF-74, como prototipos de catalizadores. Se realizaron las reacciones con las MOFs activadas y sin activar a 48 y 72 h bajo condiciones de reflujo. Sin embargo, los resultados para estas reacciones fueron poco adecuados, dado que se obtuvo una gran proporción del monómero (AG) sin reaccionar y una pequeña cantidad de oligómeros (APG) como productos de reacción finales. Lo anterior puede asociarse a que se unieron algunas moléculas de monómero con el material catalizador; y el medio de reacción inhibió la inserción de los monómeros en la matriz metalorgánica de manera que el disolvente empleado no ayudó a la formación de estructuras poliméricas. Finalmente, en la última metodología se realizó la policondensación del AG en masa, pero ahora con el uso de las MOF activadas, en un lapso de reacción de 14 h, para esta metodología se observó un buen acercamiento verde, respecto a la evaluación de los 12 principios de la química verde. Bajo este esquema, se desarolló la reacción con la HKUST-1 (RM-D2) y con la Zn-MOF-74 (RM-D1) en dos etapas, obteniéndose mejores resultados en cuanto a rendimiento, proporciones y peso molecular de APG obtenidas para la RM-D1, es decir, con la Zn-MOF-74.
- Superconductividad y fluctuaciones de espín en PdₓHᵧ(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025) Rivera Velázquez, JoaquínEn la búsqueda de mecanismos complementarios o alternativos a la interacción electrón-fonón, se ha considerado que las fluctuaciones de espín (magnones) pueden actuar como el bosón intermedio que origina el fenómeno superconductor. Esto se fundamenta debido a su influencia en la dinámica de espines de sistemas con fases magnéticas y su energía, que es del mismo orden de magnitud para formar pares de Cooper. Sin embargo, debido a su naturaleza y el tipo de material donde surgen, pueden beneficiar o destruir la superconductividad. Los magnones se manifiestan como excitaciones colectivas de los espines de electrones, principalmente en orbitales tipo d; en consecuencia, tienen una fuerte relación con el carácter magnético del material, específicamente la susceptibilidad magnética (χ). Nuestro estudio tiene como principal objetivo contribuir a la comprensión de la termodinámica superconductora de materiales como el paladio (Pd) e hidruros de paladio (PdₓHᵧ), con x ≤ 3, y y = 1,2,3. Los resultados muestran que la absorción del hidrógeno en el Pd, crea un enlace con el metal estable, favoreciendo el acoplamiento electrón-fonón (λep). Por su parte, los sistemas PdₓHᵧ disminuyen su susceptibilidad χ con respecto al paladio; en consecuencia, se presenta una disminución en el acoplamiento electrón-magnón (λem), favoreciendo la manifestación del fenómeno superconductor. Nuestra investigación incluye y analiza algunos elementos de los metales de transición, en su mayoría elementos superconductores, e isótopos del hidrógeno (deuterio y tritio) en el compuesto PdH, con la finalidad de darle fortaleza a nuestra hipótesis. Dentro de nuestras contribuciones, se determinó una relación para el cálculo del acoplamiento λem en términos de la susceptibilidad χ; adicionalmente, formulamos una nueva relación para el pseudopotencial de Coulomb (μ∗N) al incluir a la frecuencia característica (ωln) en la ecuación del pseudopotencial tradicional (μ∗) derivado de las ecuaciones de Eliashberg. Con estas consideraciones, obtenemos temperaturas criticas muy cercanas a las experimentales en elementos superconductores estudiados y sistemas PdH y PdD. Finalmente, con nuestra propuesta obtenemos una posible solución al problema del coeficiente isotópico anómalo superconductor entre PdH y PdD, el cual no ha podido ser explicado de forma clara. El proyecto se realizó en el marco de la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) implementado en los códigos de cálculo WIEN2k y Elk. Para el cálculo de la temperatura critica (Tc), se considera la ecuación de McMillan- Allen-Dynes modificada por Mazin-Papaconstantopoulos-Mehl que incorpora el efecto de las fluctuaciones de espín a la teoría de Eliashberg.