cuadernillo-nano-UBA..

Índice
de investigaciones.
Pieza gráfica desarrollada
por Comunicación Institucional /
Decanato / 2012.
01 | Desarrollo de sensores de películas delgadas. / Pág. 4
02 | Desarrollo, caracterización y comportamiento mecánico de aleaciones livianas con alta
resistencia mecánica. / Pág. 5
03 | Comportamiento en servicio de nanocompuestos de matriz polimérica. / Pág. 6
04 | Sistemas fototérmicos en nanociencia y nanotecnología. / Pág. 7
05 | Nanomateriales magnéticos compuestos. Fluidos para aplicaciones biomédicas / Pág. 8
06 | Materiales magnetoeléctricos para aplicación electrónica. / Pág. 9
07 | Desarrollo de tecnologías avanzadas para el tratamiento de efluentes industriales y saneamiento
ambiental “in situ”. / Pág. 10
08 | Diseño, producción y aplicación de materiales magnéticos micro y nanoestructurados. / Pág. 11
09 | Análisis del desplazamiento de emulsiones en microcanales. / Pág. 12
10 | Obtención de nanogotas por vibración. / Pág. 13
11 | Materiales producidos por ablación láser para su utilización en sensores electromagnéticos. / Pág. 14
12 | Obtención y caracterización de nanoestructuras. / Pág. 15
13 | Nanocompuestos de matriz polimérica – modificación química de nanopartículas. / Pág. 16
14 | Nanocelulosa: obtención y modificación mediante metodologías sostenibles. / Pág. 17
15 | Nanotecnología en el hormigón. / Pág. 18
01 Desarrollo de sensores de películas delgadas.
02 Desarrollo, caracterización y comportamiento mecánico de aleaciones
livianas con alta resistencia mecánica.
Laboratorio de Películas Delgadas. Departamento de Física.
Grupo de Materiales Avanzados. Departamento de Ingeniería Mecánica. INTECIN.
INTEGRANTES:
Dr. R. Aragón
(director)
Dra. C. Vera
Dra. R. Lombardi
Inga. S. Maioco
Las películas delgadas son capas
finas de materiales diversos depositadas sobre cualquier substrato,
en espesores variables desde
capas monoatómicas hasta micrométricas. Convencionalmente,
se suele aplicar el límite arbitrario
de cien nanometros, o sea, una
décima de micrón, para diferenciarlas de las películas gruesas.
De esta manera, las películas
delgadas constituyen uno de los
ejemplos más antiguos de lo que
hoy llamamos nanotecnología.
Las aplicaciones posibles de esta
tecnología son tan antiguas como
variadas, el espejo es un buen
ejemplo de un artículo, considerado
suntuario en la antigüedad, que
evolucionó al espejo unidireccional empleado hoy para fines de
vigilancia gracias al control del
espesor de la capa reflectora. Los
tratamientos antireflectores para
todo tipo de dispositivos ópticos
constituyen otro ejemplo de esta
aplicación.
4
Las propiedades eléctricas de las
películas delgadas también pueden
optimizarse para una variedad de
dispositivos, desde simples pasivos
como resistores o capacitores
hasta elementos activos, como
diodos ó transistores, e incluso
circuitos completos, que complementan los requerimientos que no
pueden satisfacerse en circuitos
integrados con la tecnología
convencional de silicio.
/ 1.
/ 2.
La pantalla de cristal líquido que
necesitamos para todo tipo de
aplicaciones, desde calculadoras,
teléfonos celulares y cámaras
fotográficas hasta televisores,
constituye un buen ejemplo de
nuestra total dependencia de las
propiedades descriptas. Estos dispositivos requieren electrodos de
películas delgadas transparentes
pero eléctricamente conductoras,
imposibles de fabricar por otros
medios. La demanda constante
ha multiplicado el precio de mercado del óxido de indio empleado
para este fin, varias veces en la
última década, al punto que ya se
vislumbra el agotamiento de las
reservas mundiales conocidas y
es imperioso identificar posibles
reemplazos. Esta línea de investigación constituye un ejemplo de
los proyectos de interés para el
Laboratorio de Películas Delgadas
de FIUBA.
---
/ 1. Cámaras de deposición en alto vacío:
Leybold 450 configurada para “sputtering”
de magnetrón (izquierda) y dos plataformas
Edwards para evaporación térmica
(derecha).
/ 3.
/ 2. Control de flujo másico de mezclas
gaseosas (izquierda) e instrumentación
diversa para caracterización de propiedades
eléctricas de películas delgadas (derecha).
/ 3. Elipsómetro espectrométrico (400-1000
nm), diseñado y construido en el LPD, para
caracterización de espesor y propiedades
ópticas de películas delgadas.
---
Dr. R. Aragón ([email protected])
/ 1.
INTEGRANTES
Dr. Ing. F. Audebert
(director)
Dra. F. Saporiti
Lic. S. Rozenberg
Inga. M. Pichipil
El objetivo general es el desarrollo
de aleaciones livianas base Al y
Mg para ser utilizadas en diferentes
aplicaciones mecánicas, buscando optimizar las propiedades en
función de las necesidades requeridas. En particular se desarrollan
aleaciones nano-cuasi-cristalinas
y nanocompuestos de matriz de
aluminio y aleaciones amorfas o
nano-estructuradas de magnesio.
Estas aleaciones se producen empleando técnicas de solidificación
rápida con las que se obtienen
velocidades de enfriamiento de
100 mil a 1 millón de grados por
segundo. Entre dichas técnicas
se encuentran las de “melt spinning” y “atomización gaseosa”.
La principal característica de
las aleaciones de aluminio es la
retención de elevada resistencia
mecánica a alta temperatura,
es decir hasta temperaturas del
orden de los 400 ºC, superando
el rango de aplicaciones de las
aleaciones de aluminio actuales
(hasta 250 ºC) y con valores de
resistencia mecánica entre 5 y 6
veces superiores, alcanzando los
270 MPa a 350 ºC. Esta parte de
la investigación se encuentra en
la etapa de escala de laboratorio.
También se estudian recubrimientos cuasi-cristalinos base
aluminio, resistentes al desgaste
y la adherencia. Las fases cuasicristalinas poseen altos valores de
dureza (700 HV), que superan los
de algunos aceros templados. Se
emplean para producir técnicas
industriales de deposición por
spray” térmico, del tipo “Plasma
Spray y HVOF.
Se desarrollan aleaciones de
magnesio con alta resistencia
mecánica y alta ductilidad que
son competitivas con las aleaciones de aluminio. Las mismas
poseen estructuras amorfas y
nano-estructuradas. Los valores
de resistencia mecánica obtenidos en estas nuevas aleaciones
alcanzan valores de hasta 650
MPa, igualando los valores de las
aleaciones de aluminio comerciales de alta resistencia.
/ 3.
/ 2.
---
/ 1. Imagen de campo claro de la nanoestructura de una aleación nanocuasicristalina
con patrón de difracción de electrones de la
fase cuasicristalina icosaédrica obtenido por
“Plasma Spray”.
---
Dr. Ing. F. Audebert
([email protected])
/ 2. Pistón forjado.
/ 3. Imagen de electrones secundarios de
un recubrimiento cuasi-cristalino obtenido
por “Plasma Spray”.
5
03 Comportamiento en servicio de nanocompuestos de matriz polimérica.
Grupo de Láser, Óptica de Materiales y Aplicaciones Electromagnéticas (FIUBA / CONICET) y Technische Universität München.
Grupo de Materiales Avanzados. Departamento de Ingeniería Mecánica. INTECIN.
INTEGRANTES
FIUBA:
Dr. M. G. González
(director)
Dr. G. D. Santiago
Dra. M. T. Garea
Dra. L. Pérez
-
INTEGRANTES
Dra. Inga. C. Bernal
(directora)
Ing. E. Igarza
Ing. E. Pérez
Sr. H. Núñez
Srta. M. Lucchetta
/ 1.
/ 2.
Motivados por las políticas de
cuidado del medio ambiente
y la tendencia mundial en la
búsqueda de nuevos materiales,
dentro del grupo se desarrollan
nanocompuestos livianos de
matriz polimérica biodegradables/renovables y/o reciclables.
El objetivo general es establecer
la relación estructura-procesamiento-propiedades que rige el
comportamiento en servicio de los
nuevos materiales. Dentro de esta
línea de investigación principal se
enmarcan las siguientes líneas:
. Nanocompuestos
biodegradables/renovables
reforzados con nanotubos de
carbono funcionalizados, con potenciales aplicaciones en envases
inteligentes y en biomedicina.
. Micro y nanocompuestos
de matriz polimérica.
Se busca optimizar simultáneamente las propiedades mecánicas
convencionales (rigidez y resistencia) y la tenacidad a la fractura
del polímero para extender su
6
04 Sistemas fototérmicos en nanociencia y nanotecnología.
uso a aplicaciones estructurales o
semi-estructurales.
Compuestos auto-reforzados
livianos y reciclables de amplia
aplicación reforzados con fibras
del mismo polímero de la
matriz.
Se analiza el efecto de las condiciones de procesamiento sobre el
comportamiento final del material.
Estos materiales son completamente reciclables y permiten
obtener estructuras livianas con
aplicaciones en la industria automotriz, en artículos deportivos y
de protección, etc.
---
/ 1. Partícula de ceniza en PP.
/ 2. Nanofibras biodegradables obtenidas
por electrospinning en la Fac. de Ccias.
Exactas y Naturales.
---
En conjunto con investigadores
del Instituto de Hidroquímica de
la Universidad Tecnológica de
Munich, Alemania (IWC-TUM) el
grupo se ha dedicado al estudio
de sistemas fototérmicos (FT)
enfocados a la medición y caracterización de nanopartículas (NPs)
funcionalizadas.
Technische
Universität München:
Dr. X. Liu
Dr. R. Niessner
Dr. C. Haisch
Actualmente, el mismo grupo de
trabajo se encuentra desarrollando
un sistema dual de detección de
NPs basado en las técnicas FT y
de dispersión de luz que permitiría
incrementar la sensibilidad conseguida con el esquema anterior.
---
/ 1.
Esquema ilustrativo del fenómeno
fototérmico para detectar biomoléculas.
---
Dr. M. González
([email protected]
/ 1.
Los primeros resultados de los
estudios dieron lugar al desarrollo
de un sistema para la cuantificación
de iones de plomo en solución
basado en la medición de la
disolución de NPs de oro. Esta
configuración resultó ser muy
sensible, midiéndose un rango de
detección entre 0.1 μg/L a 500
μg/L de Pb2+. Luego, el mismo
sistema FT, se utilizó para cuantificar biomoléculas en solución
basado en la fenómeno opuesto,
agregación de NPs de oro funcionarizadas (NP+biotin). En este
caso, se logró medir relativamente
bajas concentraciones de la biomolécula avidin en el rango entre
0.25 nM – 150 nM.
Dra. Inga. C. Bernal ([email protected])
7
05 Nanomateriales magnéticos compuestos.Fluidos para aplicaciones biomédicas.
06 Materiales magnetoeléctricos para aplicación electrónica.
Laboratorio de Fisicoquímica de Materiales Cerámicos Electrónicos. Departamento de Química. INTECIN / Instituto de Física (Facultad de
Cs. Exactas, Univ. Nac. de La Plata) e IFLP (CONICET).
Laboratorio de Fisicoquímica de Materiales Cerámicos Electrónicos. Departamento de Química. INTECIN.
INTEGRANTES
Dra. S. E. Jacobo
(directora)
Dr. J. C. Aphesteguy
Dr. F. H. Sánchez
INTEGRANTES
Dra. S. E. Jacobo
(directora)
Dr. Adrián Razzitte
Dr. A. Faigón
Inga. M. S. Ruiz
/ 1.
Los fluidos magnéticos se producen
dispersando coloidalmente nanopartículas magnéticas estabilizadas en un líquido portador. El
objetivo en este caso es optimizar
la preparación de fluidos magnéticos biocompatibles a partir
de nanopartículas magnéticas
funcionalizadas para su aplicación
en hipertermia, una terapia antitumoral que viene desarrollándose en los últimos años.
Lo que se busca es que estas
nanopartículas actúen solamente
8
/ 2.
en el tejido tumoral, evitando la
destrucción del tejido sano. Se
estudia el calor disipado por la
muestra, cuando se le aplica un
campo magnético externo mediante una bobina de inducción.
El presente trabajo se lleva a cabo
en forma conjunta entre el laboratorio LAFMACEL (Dto. de Química,
Facultad de Ingeniería, INTECIN,
UBA) y el Instituto de Física (Facultad de Cs. Exactas, Univ. Nac.
de La Plata) e IFLP (CONICET).
---
/ 1. Equipo utilizado para la medición
de hipertermia: generador de radiofrecuencia.
/ 2. Microscopía electrónica de transmisión
(TEM) correspondiente a a una muestra de
ferrita obtenida en solución mixta aguaetanol.
--Dra. S. E. Jacobo ([email protected])
El objetivo es desarrollar nuevos
materiales compuestos magnetoeléctricos (ME) para aplicación
en la industria electrónica. En
estos materiales el magnetismo
y la ferroelectricidad coexisten,
y su acoplamiento se describe
por el efecto magnetoeléctrico.
Algunas de las aplicaciones de
dichos materiales son:
. Filtros EMI
. Dispositivos de almacenamiento
de información
. Transductores
. Sensores
. Actuadores acústicos
. Aisladores
. Moduladores
. Guías de onda
. Absorbedores de microondas
La síntesis es efectuada por
método cerámico y sol-gel,
permitiendo obtener el material en
forma de pellets y láminas multicapas. La combinación eficaz de
estos métodos permite controlar
los tamaños de partícula hasta la
escala nanométrica.
/ 1.
Se ha realizado la caracterización
de propiedades estructurales,
eléctricas y magnéticas de las
fases que componen al material
compuesto, separadamente,
seleccionando los dopajes más
adecuados. Actualmente, el
trabajo se encuentra en la etapa
de desarrollo y caracterización
del material magnetoeléctrico,
con el fin de obtener y comparar
las propiedades del material conformado en pellets y en películas
(estructura multicapas).
Por último, se evaluará el diseño
y se desarrollará un dispositivo de
aplicación electrónica, dependiendo de los resultados obtenidos en
las etapas previas.
/ 2.
---
/ 1 y 2. Imágenes SEM de materiales
ferrimagnéticos.
--Dra. S. E. Jacobo ([email protected])
9
07 Desarrollo de tecnologías avanzadas para el tratamiento de efluentes
08 Diseño, producción y aplicación de materiales magnéticos
industriales y saneamiento ambiental “in situ”.
micro y nanoestructurados.
Laboratorio de Sólidos Amorfos. Departamento de Física. INTECIN.
Laboratorio de Fisicoquímica de Materiales Cerámicos Electrónicos. Departamento de Química. INTECIN.
INTEGRANTES
Dr. Hugo Sirkin.
(director)
Dr. Ing.Marcelo Pagnola.
(responsble técnico)
INTEGRANTES
Dra. S. E. Jacobo
(directora)
Inga. A. V. Russo
Dra. Bibiana Arcondo
Dr. Fabio Daniel Saccone.
Dr. Leandro Socolovsky.
El proyecto apunta a desarrollar un método efectivo, inocuo y económico
para el tratamiento de efluentes y napas contaminadas con moléculas
orgánicas, que se adecue a las necesidades de la industria química en
general, brindando una solución al problema de saneamiento ambiental.
El empleo de un método de oxidación avanzada, que utiliza peróxido
de hidrógeno en presencia de un catalizador de hierro sobre un soporte
natural genera únicamente dióxido de carbono y agua como productos
de degradación, sin aportar sustancias adicionales contaminantes al
medio ambiente.
/ 2.
/ 1.
Los objetivos de las líneas son:
desarrollar materiales magnéticos
de última generación; diseñar y
construir equipos de producción
a escala piloto de sistemas
ferro-magnéticos blandos y duros
para la producción de núcleos e
imanes nanoestructurados.
Se proponen dos áreas de
investigación complementarias
e interconectadas orientadas al
desarrollo de procesos que permitan obtener materiales de última
generación para la producción de:
/ 3.
1.- Núcleos magnéticos: de
estructura amorfa y nanométrica
elaborados mediante solidificación
rápida y tratamientos posteriores.
2.- Imanes: base NdFeB de estructura nanométrica producidos
bajo tratamientos de hidrogenación o por solidificación rápida
y tratamientos posteriores.
Actualmente se está en el proceso
de obras de infraestructura para
reacondicionar la planta piloto a la
maquinaria que se está adquiriendo: horno de fundición y colada,
equipamiento CNC, etc. También
se está diseñando un equipo
semi-industrial del tipo “melt –
spinning” para cintas de más de
3cm de ancho.
Keywords: “Melt-Spinning”;
histeresis magnética (magnetic
hysteresis); ahorro energético
(energy savings); producto
de energía (energy product);
composites magnéticos (magnetic
composites).
Proyectos asociados:
FONARSEC “FS Nano 03/10”,
--/ 1. Equipo de Melt Spinning desarrollado
en LSA para producción de cintas amorfas.
--Dr. Ing. M. R. Pagnola ([email protected])
/ 1.
---
/ 1. Reducción de hierro dentro del soporte
inerte que se usa como relleno de las
columnas de degradación.
/ 2. Imagen SEM del soporte puro.
10
/ 3. Imagen SEM del soporte conteniendo
el catalizador.
---
Dra. S. E. Jacobo ([email protected])
11
09 Análisis del desplazamiento de emulsiones en microcanales.
Grupo de Medios Porosos. Laboratorio Internacional Asociado de Física y Mecánica de Fluidos (LIA).
Grupo de Medios Porosos. Laboratorio Internacional Asociado de Física y Mecánica de Fluidos (LIA).
INTEGRANTES
Dra. M. Rosen
(directora)
Sr. M. Plana
INTEGRANTES
Dra. M. Rosen
(directora)
Dra. V. M. Freytes
Srta. G. Bertone
/1.
El objetivo principal del proyecto es el estudio de fluidos complejos en
microsistemas, con particular interés en estudios de emulsiones y
generación de microgotas y en la implementación de técnicas altamente
sensibles de monitoreo. Mediante estos estudios es posible obtener
volúmenes que van de los femto a los microlitros, ideales para estudios
en molécula o célula aislada. Paralelamente, es posible separar fases en
emulsiones de gran interés en los sistemas de recuperación de petróleo.
--/ 1. Dispositivo experimental: bomba de
jeringas, microdispositivo, Nikon D90.
/ 2. Imagen de gotas en microcanales de
PDMS. Gotas de agua en Aceite de Siliconas
50cP.Las gotas van cambiando de tamaños
a medida que cambia la relación de caudales. Caudal Agua /Caudal Aceite=10; 5; 1; 0,1.
El objetivo de esta línea de trabajo es el del estudio y la caracterización
de un spray producido por vibración. En esta etapa se llevó a cabo el
diseño y montaje del dispositivo experimental generador.
La generación de spray es un tema que está presente en una gran cantidad de procesos industriales: pulverización de combustibles para su
posterior combustión, enfriadores por spray en los cuales se consigue
un alto flujo de calor, encapsulado de materiales, secado de alimentos, humidificación, atomización de productos agrícolas y procesos de
recubrimiento de superficies.
La mayoría de los equipos o procesos que requieren pulverizar algún
líquido lo consiguen mediante el uso de dispositivos mecánicos o neumáticos que generan el spray.
/2.
12
10 Obtención de nanogotas por vibración.
--Dra. M. Rosen ([email protected])
Para este equipo se utiliza un Vibrador Electromagnético (“shaker”) de
alta frecuencia, el cual recibe una señal proveniente de un generador
amplificada en una potencia de audio de 1000W. Este es provisto de
una batea donde se aloja el fluido a atomizar para su aplicación particular. El rango de frecuencias de trabajo va de los 1000 a los 4000Hz,
lo que permite obtener gotas de un diámetro estimado menor a los
100μm. La otra variable de control es la aceleración que se ajusta de
acuerdo a las condiciones de trabajo buscadas.
Simultáneamente, se construyó, instaló y puso a punto un sistema
experimental de recubrimiento.
La toma de datos se realiza con un sistema de adquisición de imágenes,
y ya se desarrollaron los programas para su análisis.
Referencias:
Mariano Vázquez, “Problemas de
recubrimientos con fluidos viscoelásticos” Tesis de grado de Ing. Mecánica
(2006).
Federico Balzarotti, “Inestabilidades
hidrodinámicas”. Tesis de grado de
Ing. Mecánica (2007).
/ 1.
En este caso, se pone a punto un método de recubrimiento sin contacto
basado precisamente en la generación de ondas capilares en la superficie de un líquido mediante la aplicación de una aceleración en régimen
de eyección de gotas, y del transporte de un sustrato sobre el cual se
deposita el líquido. La transferencia se realiza sin contacto directo,
permitiendo recubrir sustratos frágiles o delicados; así mismo, permite
una transferencia más uniforme en procesos continuos, respecto a otras
alternativas sin contacto como el “spray coating” o la pulverización.
El aparato consta de varias etapas, desde una bandeja donde se alimenta el líquido, un actuador que genera la aceleración de la superficie, y
una unidad de control que mantiene la dosificación dentro de un valor
buscado.
Este sistema permite recubrir papel, fotografía, cintas magnéticas, embalajes industriales. Así, es posible cubrir grandes áreas con una o mas
capas de fluido y al mismo tiempo controlar el espesor y la velocidad
de aplicación.
Sonia Lustig, “Estudio de la formación
de gotas en spray”. Tesis de grado de
Ing. Química (2009).
Bruno Basso, “Producción de spray
con sistemas macromoleculares”. Tesis de grado de Ing. Mecánica (2011).
--/1. Equipo experimental de recubrimientos
a partir de spray.
--Dra. M. Rosen ([email protected])
13
11 Materiales producidos por ablación láser para su utilización en sensores
12 Obtención y caracterización de nanoestructuras.
electromagnéticos.
Laboratorio de Sólidos Amorfos. Departamento de Física. INTECIN.
Grupo de Materiales Magnéticos. Laboratorio de Sólidos Amorfos. INTECIN.
INTEGRANTES
Dr. L. M. Socolovsky
(director)
Dr. R. Martínez García
MSc. O. Moscoso
Ing. D. Pardo
INTEGRANTES
Dr. F. Saccone
(director)
Ing. P. Granell
Dra. L. Pampillo
Dr. V. Bilovol
/ 1.
Mediante la técnica de ablación láser se crecen películas delgadas
(típicamente de 100nm) de materiales y compuestos diversos con
interesantes propiedades electromagnéticas. En tanto, mediante la aplicación de campos magnéticos o potenciales eléctricos, se manifiestan
interesantes propiedades, solo presentes en la nanoescala, tales como
la magnetorresistencia gigante y efectos memrristivos.
Estas películas tienen potenciales aplicaciones en los campos de la
microelectrónica, la industria aeroespacial, las ciencias de la salud
y las TICs, que abarcan sensores de campo, memorias no volátiles,
biosensores y MEMS.
/ 2.
El Grupo de Nanoestructuras del Laboratorio de Sólido Amorfos se
dedica a la obtención y caracterización de nanoestructuras. En todos
los casos el desarrollo de las mismas está dirigido a su uso tecnológico (sensores en electrónica, espintrónica, aplicaciones biomédicas y
remediación ambiental). Se han introducido variaciones a determinados
métodos de síntesis que han permitido obtener nanopartículas, de diferentes fases de óxidos, con tamaños menores a los que se reportan en
la literatura. Las metodologías desarrolladas han dado lugar a la obtención de nanoestructuras jerárquicas, entre ellas, nanohilos magnéticos y
nanoestructuras funcionalizadas.
A modo de ejemplo, en la figura 1 se muestra un sustrato de alúmina
poroso con nanohilos magnéticos de óxido de hierro crecidos en esos
nanoporos. Los nanohilos se han obtenido por un método químico-físico
consistente en tres pasos. El primero es la preparación del material
precursor, el segundo la deposición del mismo en el sustrato de alúmina
poroso, y el tercero es la formación y crecimiento del hilo en el interior
del nanoporo.
--/ 1. Imagen de microscopio de barrido electrónico de un prototipo de sensor de multicapas
magnetorresistivas.
--Dr. F. Saccone ([email protected])
/ 1.
-/ 1. Nanoporos llenos con nanohilos magnéticos de óxido de hierro.
/ 2. Nanopartícula de magnetita obtenida
por síntesis química.
-Dr. L. M. Socolovsky ([email protected])
14
15
13 Modificación química de nanopartículas.
14 Nanocelulosa: obtención y modificación mediante metodologías sostenibles.
Nanocompuestos de matriz polimérica.
Laboratorio de Polímeros y Materiales Compuestos. Departamento de Construcciones y Estructuras. INTECIN.
INTEGRANTES
INTEGRANTES
Dra. Inga. A Vázquez
(directora)
Dr. Ing. M. Escobar
Dr. L. Monsalve
Ing. J.P. Morales Arias
La transición de micropartículas a
nanopartículas conlleva un cambio
dramático en las propiedades
físicas.
Nanopartículas tales como nanotubos de carbono y nanoarcillas han
sido ampliamente utilizadas como
refuerzo en nanocompuestos de
matriz polimérica.
la aglomeración de los nanorefuerzos por repulsión electrostática, si es que son superficies
cargadas.
En el caso de nanotubos de
carbono, por ejemplo, se logró
funcionalizar su superficie con
grupos amino, con el objeto de
que se forme un enlace covalente
con el anillo oxirano de las resinas
La eficiencia del refuerzo depende epoxi. En el caso de nanopartícuprincipalmente de dos factores: a) las de dióxido de silicio se pudo
la adhesión entre el nano-refuerzo y polimerizar una cadena corta de
la matriz, y b) la correcta dispersión un polímero termoplástico (grafdel nano-refuerzo en la matriz.
ting) con el objetivo de aumentar
su reactividad química. Además,
La modificación química superfisi se utiliza como refuerzo en una
cial de las nanopartículas permite
matriz termoplástica, aumenta
mejorar la performance como nano- la eficiencia en la transmisión
refuerzo de la siguiente manera:
de esfuerzos entre la matriz y
por un lado, permite compatibilizar el refuerzo por interdifusión de
la superficie del nano-refuerzo con extremos de cadena.
la matriz para lograr una buena
La perspectiva de la investigación
mojabilidad, y, en el mejor de los
casos, generar una unión covalente es la de ajustar la ruta de síntesis
de acuerdo a la matriz polimérica
entre ambos componentes para
que se necesite emplear.
que la transmisión de esfuerzos
sea más eficiente. Por otro lado, la
modificación química puede evitar En general los procesos de
16
/ 2.
Dra. Inga. A.Vázquez
(directora)
Dra. Inga. M. L. Foresti
Sr. L. Maldonado
Sr. F. Allevatto
(Laboratorio de Polímeros y Materiales
Compuestos, Departamento de Construcciones y Estructuras. INTECIN.
Sra. P. Cerrutti
Sra. M. A. Galvagno
(Laboratorio de Microbiología
Industrial, Departamento de Ingeniería
Química, FIUBA).
modificación superficial podrían
llegar a ser escalables a planta
piloto, lo que posibilitaría la
transferencia de la investigación
al sector industrial.
/ 1.
/ 1.
/ 2.
-/ 1. Partículas de arcilla exfoliadas.
/ 2. Particulas de arcilla Intercaladas.
-Dra. Inga. A. Vázquez ([email protected])
La celulosa es el componente
principal de las fibras naturales, y
también es producida por ciertos
animales (tunicados) y bacterias.
En los últimos años se evidencia un interés creciente por la
extracción de los elementos de
dimensiones nanométricas que
componen la celulosa debido a
su alta reactividad y atractivas
propiedades mecánicas comprobadas. Esta nanocelulosa puede
usarse como refuerzo y/o barrera
de distintos polímeros, nanopapel,
nanofiltros, implantes médicos,
y en aplicaciones en las que se
requiere alta transparencia, baja
expansión térmica y alta resistencia, entre otras.
Actualmente, se trabaja en la
obtención de nanofibras de celulosa por metodologías “verdes”
como son la vía bacterial y la vía
enzimática, apostando en ambos
casos al desarrollo de un proceso
eficiente y a la vez sostenible. En
cuanto a la vía bacterial, se dispone de un protocolo efectivo y de
costo reducido basado en el uso
como fuente de carbono para la
fermentación de residuos agroindustriales nacionales. En cuanto
a la vía enzimática, se dispone de
un protocolo que permite obtener
nanocelulosa en forma de agujas
o mantas con una demanda energética/uso de ácidos fuertes muy
reducida respecto de los métodos
tradicionales.
Dado que las fibras pueden ser
usadas en distintas matrices
como refuerzo, para lograr mayor
compatibilidad con las matrices
hidrofóbicas o modificar la reología de la suspensión, se desarrollaron metodologías “verdes” de
esterificación de la superficie de
nanocelulosa utilizando catalizadores enzimáticos y organocatalizadores. Ambas metodologías se
caracterizan por condiciones de
operación moderadas, altas selectividades y el uso de catalizadores
no tóxicos y biodegradables.
El producto a transferir es el
procedimiento de obtención y modificación química de nanocelulosa en forma de agujas o en forma
de mantas.
--/1. Nanofibras de celulosa obtenidas por vía
enzimática.
/2. Nanofibras de celulosa obtenidas por vía
bacterial.
--Dra. Inga. A. Vázquez ([email protected])
Dr. M. A. Galvagno ([email protected])
17
15 Desarrollos de nanoaditivos para la industria del hormigón.
Laboratorio de Polímeros y Materiales Compuestos. Departamento de Construcciones y Estructuras. INTECIN.
INTEGRANTES
Dra. Inga. A Vázquez
(directora)
El término nanotecnología incluye el estudio de la relación entre la estructura con las propiedades del hormigón a nivel nano y micrométrico
y de cómo influye en las mismas el agregado de nanoaditivos.
Inga. C. Gómez Hoyos
Inga. M. T. Piqué
El objetivo principal en estas investigaciones es obtener hormigones
y morteros con nuevas propiedades: cementos conductores térmicos,
eléctricos o magnéticos, cementos inteligentes que se auto-reparen.
Los nanoaditivos que se han agregado a los cementos son: polímeros
solubles en agua, nano/microcelulosa, nanotubos de carbono y nanoarcillas modificadas químicamente. Mediante estas incorporaciones
se logró: controlar la cinética de hidratación del cemento, modificar la
reología y la conductividad.
El proyecto cuenta con equipamiento de calorimetría, viscosímetros,
temogravimetría, espectroscopia infrarroja, máquina de ensayos mecánicos, y laboratorio de ensayos de cemento.
/ 1.
/ 2.
--/ 1. Hidróxido de calcio en pasta de cemento
modificada con polivinilalcohol y nanoarcilla.
2. Silicato de calcio hidratado en pasta de
cemento modificada con polivinilalcohol y
nanoarcilla.
18
--Dra. Inga. A. Vázquez ([email protected])