Ciencias e Ingeniería de Materiales
Permanent URI for this communityhttps://hdl.handle.net/11191/6736
Browse
55 results
Search Results
- 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.
- 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.
- 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.
- Evaluación de las propiedades mecánicas de los aceros AISI 1018 y ASTM A36 sometidos a un proceso de cementación sólida empleando sargazo como material de aporte(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025) López Arreola, EdgarEn el presente trabajo se caracterizó el Sargassum fluitans recolectado en Playa Delfines, con el objetivo de evaluar su potencial como agente carburante en procesos de cementación de aceros. Los análisis de espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) confirmaron la presencia de los polisacáridos alginato, fucoidan y celulosa, mientras que el análisis termogravimétrico (TGA) determinó que el intervalo de 500–700 °C es ideal para la calcinación del sargazo, obteniéndose aproximadamente un 22 % de residuo sólido en peso. El análisis por difracción de rayos X (DRX) mostró que dicho residuo está compuesto principalmente por carbono, carbonato de calcio y carbonato de magnesio, elementos importantes para el proceso de cementación sólida. Además, mediante ensayos de microdureza Vickers, se demostró que el sargazo calcinado puede actuar como un agente carburante eficaz, alcanzando durezas superiores a 50 HRC y profundidades de capa de hasta 1900 μm.
- Obtención por fusión y caracterización microestructural y mecánica de una aleación ligera de alta entropía MnNiCuAl para aplicaciones especiales(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025-12) Hernández Chávez, Christian OmarEn este trabajo se obtuvo una aleación de alta entropía (AAE) MnNiCuAl elaborada mediante fusión por oxicombustión, empleando una temperatura promedio de 1700°C, con el objetivo de evaluar su microestructura y sus propiedades mecánicas en estado de colada. Primeramente, se realizaron cálculos teóricos para determinar la viabilidad de la fabricación de la aleación, de tal manera que se determinaron los siguientes parámetros termodinámicos, estructurales y electrónicos; un valor de entropía y entalpía de mezcla de 11.53 (J/Kmol) y de -10.5 (kJ/mol) respectivamente, un parámetro de estabilidad termodinámica (Ω) de 1.52, una diferencia de radios atómicos (δ) de 5.23, una concentración de electrones de valencia (CEV) de 7.75 electrones por átomo (e/a) y una diferencia de electronegatividad (Δ𝜒) de 0.164. De acuerdo con los valores obtenidos, se determinó que la aleación MnNiCuAl cumple con las cualidades de una AAE, además es posible precisar, que la aleación presenta la formación de dos soluciones sólidas, una con estructura cristalina cúbica centrada en las caras (ccca) y otra con estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo (cccu), las cuales aportan una alta ductilidad en combinación con una alta resistencia mecánica respectivamente. La aleación se caracterizó mediante diferentes técnicas; para comprobar su estructura cristalina, se realizó difracción de rayos X, mediante microscopía óptica (MO) se observó que la microestructura representativa exhibe la presencia de dos microconstituyentes dominantes, uno dendrítico y otro interdendrítico, ricos en Ni-Al y Mn-Cu respectivamente, así como otro microconstituyente eutéctico en regiones dendríticas aisladas, a través de espectroscopia de energía dispersiva se obtuvo una composición química superficial en porcentaje atómico de Mn25.20Ni24.78Cu24.95Al25.07. Finalmente se realizaron ensayos mecánicos de microdureza y compresión a temperatura ambiente, reportando valores de microdureza entre 370 y 460 HV, una resistencia a la compresión por arriba de los 600 MPa y una elongación superior al 70%. Destacando que la aleación presentó una densidad teórica de 6.51 g/cm³, valor que es inferior a la densidad de los aceros al carbono (7.84 g/cm³).
- Evaluación acústica de compósitos de polímeros biodegradables sintetizados con fibras naturales(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025-12-18) Espinoza Cruz, Miriam JaquelineLa creciente preocupación por la contaminación acústica y el alto costo ambiental de los materiales aislantes convencionales, a menudo derivados del petróleo, impulsaron esta investigación, que busca desarrollar alternativas sostenibles y amigables con el medio ambiente. El objetivo general de esta idónea comunicación de resultados fue desarrollar un compósitos a partir de un biopolímero de almidón y fibras naturales de Phragmites australis (carrizo) o cocos nucifera (coco) para determinar sus propiedades acústicas y térmicas. Las fibras naturales tienen la capacidad de convertir la energía de las ondas sonoras en calor, lo que las hace adecuadas para reducir los efectos nocivos del ruido. Para lograrlo, se sintetizó un biopolímero (a base de almidón, glicerina y ácido acético) y se obtuvieron compósitos reforzados con fibras de Phragmites australis (carrizo) o cocos nucifera (coco), variando sus porcentajes en peso de fibra-biopolímero en: 10-90, 20-80 y 30-70. La metodología incluyó la caracterización de grupos funcionales (FTIR), morfología (microscopía óptica), estabilidad térmica (TGA), densidad y dureza. Las propiedades acústicas (coeficientes de absorción, reflexión y transmisión) se evaluaron hasta 10 KHz mediante un tubo de impedancia de dos cámaras. Se realizaron pruebas de biodegradación en suelo agrícola por 90 días, monitoreando la pérdida de peso y la alteración de macronutrientes (N, P, K) y pH. Los resultados demostraron una relación directa entre las propiedades físico-mecánicas y el rendimiento acústico. Los compósitos con mayor contenido de biopolímero presentaron mayor densidad y dureza, resultando en una mayor reflexión del sonido y menor absorción. Por el contrario, las formulaciones con mayor contenido de fibra (menos densas y más porosas) favorecieron la disipación de energía acústica y mostraron mayores coeficientes de absorción en altas frecuencias. La fibra de Phragmites australis (carrizo) confirió mayor dureza a los compósitos que la fibra de cocos nucifera (coco), sin embargo, los compósitos de cocos nucifera (coco) mostraron un mejor desempeño en la absorción sonora. Además, el biopolímero mejoró sustancialmente la capacidad de absorción del Phragmites australis (carrizo). El compósito 70% biopolímero–30% Phragmites australis (carrizo) exhibió los coeficientes de transmisión más bajos por encima de los 6000 Hz, reflejando un mejor aislamiento acústico. En cuanto a la biodegradación, la incorporación de fibras retrasó la desintegración completa del material después de 90 días en comparación con el biopolímero puro, pero los materiales se mantuvieron químicamente estables sin alterar las condiciones nutricionales ni el pH del suelo a corto plazo. En conclusión, este estudio confirma la viabilidad de desarrollar materiales compuestos biodegradables a base de almidón y fibras naturales que combinan propiedades mecánicas adecuadas, capacidad de absorción acústica y potencial de biodegradación, ofreciendo una alternativa sustentable a los materiales sintéticos convencionales.
- Aplicación de un recubrimiento activo comestible a base de quitosano-carboximetilcelulosa, dopado con nanopartículas de óxido de titanio y óxido de níquel en la preservación de plátano(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025-12-19) Cortés Córdova, Daniel EduardoEn este trabajo de investigación, se evaluó la aplicabilidad de hidrogeles de quitosano (Q) combinados con almidón de maíz (AM), carboximetilcelulosa (CMC) y goma guar (GG) como matrices biopoliméricas para recubrimientos activos comestibles (RACs). Las concentraciones óptimas encontradas fueron de 2.0, 4.0, 1.0 y 1.2 % m/v para Q, AM, CMC y GG, respectivamente, donde todos los hidrogeles mostraron comportamiento newtoniano, lo cual favorece su aplicación como RACs para la preservación de frutas y verduras. En términos de barrera, los RACs a base de Q y Q+CMC (QC) presentaron valores bajos de velocidad de transporte de vapor de agua (VTVA), 2.1 veces más bajo que los encontrados para Q+AM y Q+GG. Esto sugiere que los sistemas Q o QC permiten un libre transporte de etileno, oxígeno y vapor de agua entre el fruto y el recubrimiento evitando la deshidratación acelerada y evita la acumulación excesiva de humedad durante la poscosecha. Además, en las pruebas antimicrobianas, el sistema QC y Q+AM mostraron la mayor actividad frente a Acinetobacter baumannii, mientras que ninguno de los hidrogeles inhibió el crecimiento de Staphylococcus aureus a concentraciones de 20μL. La mayor susceptibilidad de los hidrogeles QC y Q+AM ante bacterias Gram negativas puede asociarse con las interacciones electrostáticas. Por ejemplo, la pared celular de S. aureus es más gruesa en comparación con la pared celular de A. baumanni, esto podría asociarse a una barrera física entre los grupos funcionales de los biopolímeros y el petidoglucano. Con base en el balance entre actividad antimicrobiana, los valores de VTVA y comportamiento reológico, la matriz Q+CMC fue seleccionada como la más adecuada para su dopaje con nanopartículas (NPS) de TiO₂ y NiO.