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La Unidad de Materiales del CICY tiene mas de 20 años de estar trabajando en proyectos y programas relacionados con el campo de los polímeros, y en los últimos 5 años la Unidad se ha consolidando su trabajo en materiales poliméricos en cuatro áreas principales:

• Materiales compuestos de matriz polimérica
• Materiales poliméricos para aplicaciones especializadas
• Procesamiento de polímeros
• Materiales para Sistemas de Energía

Materiales Compuestos de matriz Polimérica

Esta línea es la más extensa, con 8 proyectos que se relacionan con la preparación e incorporación de diversos materiales de refuerzo en matrices poliméricas. Dentro de esta línea de investigación se incluye el uso de fibras naturales y sintéticas en las que se realizan estudios sobre modificaciones superficiales de fibras, para mejorar la adhesión entre éstas y la matriz de diferentes polímeros, combinados con los estudios de las diferencias en propiedades mecánicas, térmicas, físicas y químicas que se obtienen mediante estas modificaciones. Además, se realiza investigación sobre la modificación de fibras textiles y de ingeniería con diversos tratamientos que están encaminados a mejorar las propiedades de adhesión y distribución de estas fibras en materiales compuestos poliméricos, para aumentar sus propiedades de resistencia a la temperatura y mecánicas. Con estas fibras se prepararan materiales compuestos con diferentes matrices termoplásticos (tipo flexible) y termofijas (tipo rígido basadas en resinas poliéster y epóxicas) a los cuales se les determinarán sus propiedades térmicas, fisicoquímicas y mecánicas. Por otra parte, se están comenzando los trabajos sobre materiales estructurados para la preparación de materiales compuestos tipo sándwich por medio de procesos de transferencia de resina (Resin Transfer Processes, RTP, por sus siglas en inglés). Este trabajo de investigación es una alternativa para lograr materiales de bajo peso con alta resistencia a la presión y a la fractura mediante refuerzos internos con fibras en una resina empleando procesos de moldeo por transferencia de resina. En particular, se estudian y se modela la fractura de diferentes tipos de paneles. Finalmente, se realizan trabajos de modelado utilizando programas avanzados para determinar esfuerzos y resistencia mecánica a tensión y fractura en materiales compuestos anisotrópicos. Los modelos se plantean por medio del uso de diferentes métodos matemáticos y numéricos para predecir el comportamiento de los materiales compuestos bajo cambios térmicos o de difusión de líquidos.

Materiales poliméricos para aplicaciones especializadas

En esta línea de investigación hay 5 proyectos encaminados a la síntesis, caracterización y desarrollo de materiales poliméricos para diferentes aplicaciones especializadas, como son polímeros para utilizarse como membranas para separaciones de gases o de mezclas de disolventes en medio ambientes con altas temperaturas y propensos a la corrosión o para empaque con propiedades de barrera a gases; por otra parte se está iniciando la preparación de membranas para su uso en sistemas de energía a base de hidrógeno o metanol, en donde actúan como electrolito sólido. También se desarrollan biomateriales para su utilización en aplicaciones médicas como bases (andamios porosos) para crecimiento de tejidos (piel) a partir de polímeros biodegradables, sistemas poliméricos para liberación controlada de fármacos, cementos acrílicos para implantes óseos y superficies modificadas para reemplazo de sistemas cardiacos; además, se desarrollan polímeros estructurados tipo núcleo-coraza que actúan como aditivos para mejorar las propiedades mecánicas y de impacto de piezas plásticas rígidas.

Procesamiento de Polímeros

Esta línea, con 3 proyectos, esta encaminada a estudiar, mejorar y desarrollar los materiales y métodos para procesamiento de polímeros con aplicaciones en diferentes áreas, con un enfoque más cercano al usuario, sea este de índole social o industrial. Dentro del procesamiento de polímeros se desarrollan proyectos encaminados a producción de materiales compuestos poliméricos electroconductores con aplicaciones potenciales en la protección y prevención de descargas electroestáticas. Además, debido a regulaciones más estrictas para eliminar la producción de materiales contaminantes, p.e. materiales con fibra de vidrio, se ha propuesto el desarrollo de materiales reforzados con fibras naturales que permitan sustituir la fibra de vidrio y asbesto utilizados como refuerzo en materiales termofijos y termoplásticos. Ante este panorama, el desarrollo de métodos para incorporar materiales de tipo lignocelulósico en plásticos postconsumo, presenta un reto de tipo científico y tecnológico aparte de una alternativa para evitar contaminación. Así, se trabaja en la investigación de los procesos para el aprovechamiento de materiales compuestos a base de desechos de madera y plásticos reciclados, tratando de encontrar las mejores condiciones de proceso para producir materiales para la industria de la construcción, automovilística y agrícola.

Materiales para Sistemas de Energía

Esta línea de investigación es nueva en el posgrado y comprende los proyectos encaminados al desarrollo de materiales y procesos para la obtención y/o el aprovechamiento de energía. Esta formada por 8 proyectos que cubren desde la obtención de supercapacitores y platos bipolares que son partes esenciales para almacenamiento y generación de energía eléctrica, en procesos de obtención de energía limpia. Seguidos por el uso de nanoestructuras poliméricas conductoras para su uso en celdas de combustible, de hidrógeno y metanol, estudiando diversos tipos de catalizadores. Finalmente, tres proyectos se concentran en la obtención de biocombustibles a partir de compuestos orgánicos, como por ejemplo la obtención de bioetanol a partir de polímeros naturales (celulosa y hemicelulosa), que está comúnmente presente en los residuos de maíz y otros cultivos. También, se investiga la posibilidad de la producción de biohidrógeno y biometano por medio de procesos fermentativos, o el diseño e implementación de una celda de combustible microbiana usando la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos o residuos vegetales para la producción de hidrógeno y energía por medio de una celda de combustible microbiana.

INFRAESTRUCTURA PARA DOCENCIA E INVESTIGACIÓN

Para la impartición de las labores de docencia, se cuenta con 5 salones con capacidad de 15 alumnos y 1 con capacidad de 30 alumnos, así como dos auditorios con capacidad para 120 y 70 personas, respectivamente. Se cuenta con una biblioteca con más de 500 libros relacionados con el área de polímeros y más de 15 títulos de revistas relacionadas al área de polímeros. También se cuenta con acceso al Consorcio de Bibliotecas del Sureste para la consulta de bases de datos y de las revistas que publica la America Chemical Society, Springer y Blackwell. Se cuenta con una sala de cómputo con más de 20 computadoras para el uso de estudiantes y con una sala audiovisual para teleconferencias.

INFRAESTRUCTURA PARA TRABAJO DE INVESTIGACIÓN

La Unidad de Materiales cuenta con equipo para la obtención, caracterización y procesamiento de polímeros y materiales compuestos, estos equipos están distribuidos en los siguientes Laboratorios:

LABORATORIO DE QUÍMICA y DE REACTORES

• Reactores de vidrio equipados, de 500 y 1000 ml para llevar a cabo reacciones de polimerización con control de temperatura
• Estufas de convección y de vacío
• Centrífuga
• Rotavapor
• Reactor de vidrio cilíndrico de 30 lts. equipado con chaqueta de calentamiento y con accesorios para agitacion, reflujo, etc.
• Reactor de vidrio esférico de 30 lts y de 50 lts. idem. al anterior
• Reactor de acero inoxidable de 20 lts equipado con agitación, refrigerante, entradas para nitrógeno, etc.

LABORATORIO DE FISICO-QUIMICA

• Espectrofotómetro de infrarrojo con transformada de Fourier NICOLET
• Microscopio óptico INSPECTPLUS acoplado al FTIR
• Analizador de tamaño de partículas COULTER
• Equipos para pruebas de permeación de líquidos y de gases
• Calorímetro diferencial de Barrido PERKIN-ELMER DSC-7 y Diamond
• Analizador termogravimétrico PERKIN-ELMER TGS-7
• Analizador dinámico-mecánico PERKIN-ELMER DMA-7 y Q800 de TA Instrument
• Columna de gradiente de densidades TECHNE
• Cámara de envejecimiento acelerado Q-PANEL modelo QUV-SE
• Microscopio óptico de luz polarizada AMERICAN OPTICAL modelo Twenty-one equipado a una cámara de video y monitor
• Microscopio óptico LEICA DMLM, con luz transmitida, reflejada y polarizada; y con analizador de imágenes
• Cromatógrafo de Permeación en Gel, AGILENT
• Balanzas analíticas

LABORATORIO DE MECANICA

• Máquinas de puebas universales SHIMADZU modelo AG-1e INSTRON modelo 1100, con los aditamentos para realizar: pruebas de flexión, de tensión, de compresión, de cortante Iosipescu.
• Equipo para pruebas de micromecánica (MINIMAT) con diferentes celdas de carga y accesorios para realizar pruebas de microgota, de pull-out, de fragmentación, de tensión y flexión.
• Microtensómetro con celdas de 50 g, 250 g y 454g
• Equipo para pruebas de extensometría con galgas extensométricas MICROMEASURENTS modelo 220
• Equipo para pruebas de impacto CEAST
• Banco de análisis fotoelástico
• Sistema de interferometría para medición de esfuerzos y deformaciones
• Sistema de detección de falla por emición acustica

LABORATORIO DE PROCESAMIENTO

• Medidor de Indice de Fluidez KAYNESS modelo Galaxy D7053
• Prensas de 12 y 60 toneladas, equipadas con sistema de enfriamiento y calentamiento
• Molino de Cuchillas tipo Wiley BRABENDER
• Triturador de Plásticos
• Extrusor Semi-industrial NIETO con capacidad de 40 Kg/h
• Extrusor de laboratorio NIETO con capacidad de 2 Kg/h
• Máquina inyectora modelo ERGOTECH 80-430VIVA
• Máquinas Plasticorder (dos) con los siguientes accesorios para procesamiento: Cámaras de mezclado, extrusores mono y doble husillo con dados de salida para placa plana y varilla.

Dentro del mismo Centro se cuenta con:

• Equipo de Resonancia magnética nuclear de protones VARIAN de 90 MHz
• Cromatógrafos de gases acoplado a espectrofotómetro de masas HP
• Espectrofotómetros de UV y visible
• Cromatógrafos de alto rendimiento para líquidos (HPLC)
• Laboratorio de Microscopía Electrónica de Barrido (SEM)

Responsable de la Información: Dirección Académica (Subdirección de Posgrado)
Fecha de última actualización: Julio 08, 2011