Ensamble de aerogeles e hidrogeles a partir de óxido de grafeno reducido (rGO)

Assembly of reduced graphene oxide hydrogels and aerogels (rGO)

Deiby Jael Espinoza Hernández (2023, [Tesis de maestría])

En los últimos años se ha propuesto diseñar, ensamblar y evaluar materiales a base de nanoestructuras, buscándole conferir las propiedades de los nanomateriales al material macroscópico final. Para lograr obtener este tipo de material macroscópico 3D, es necesario ensamblar nanoestructuras a manera de “ladrillos” (bloques constructores) con ciertas propiedades deseadas, en un cierto tipo de arreglo 3D (arquitectura) requerido. En particular, el grafeno es un candidato ideal para la obtención de este tipo de arreglos, dada su elevada área superficial, así como sus propiedades físicas y químicas. En el presente trabajo, se han obtenido hidrogeles y aerogeles con grafeno, como dos tipos de ensamblajes macroscópicos tridimensionales (3D); se han evaluado sus propiedades y se ha propuesto los mecanismos a nivel molecular de sus metodologías de ensamblaje. Es importante resaltar la propuesta realizada, para conferirle propiedades hidrofílicas al óxido de grafeno reducido (OGr), lo cual abre las puertas y permite la obtención de estos dos tipos de arreglos (hidrogel y aerogel). En particular, el ensamble de óxido de grafeno reducido (OGr) en hidrogeles de alginato cargados con OGr-PDDA lograron absorber hasta más de veinte veces su peso en agua. Por su parte, los aerogeles a base de OGr resultaron en materiales con bajas densidades (11 veces la densidad del aire) y resistencia a la compresión con una marcada tendencia a mejorar su flexibilidad y cantidad de peso soportado antes del colapso, como función de la temperatura del tratamiento térmico aplicado. Más aún, los aerogeles pudieron absorber selectivamente manchas de aceite de maíz presentes en medio acuoso, logrando absorber y retener hasta 200 μL de aceite por mg de aerogel.

In recent years, it has been proposed to design, assemble and evaluate materials based in nanostructures, seeking to give the final macroscopic material properties from the nanomaterials. In order to obtain this type of macroscopic 3D material based on nanostructures, it is necessary to assemble nanostructures as "bricks" (building blocks) with certain desired properties in a certain type of 3D arrangement (architecture) that is desired. In particular, graphene is an ideal candidate for obtaining this type of arrays, due to its high surface area, as well as its physical and chemical properties. In the present work, hydrogels and aerogels have been obtained from graphene as two types of three-dimensional (3D) macroscopic assemblies; their properties have been evaluated and their assembly mechanisms at the molecular level have been proposed. It is important to highlight the proposal made here, to confer hydrophilic properties to reduced graphene oxide (rGO), which allows obtaining these two types of arrangements (hydrogel and aerogel). Specifically, the assembly of reduced graphene oxide (rGO) in alginate hydrogels by loading it with rGO-PDDA were able to absorb more than a ten times their weight in wáter. For the rGO-based aerogels they turned out as materials with low densities (~7 times the air density) and resistance to compression with a tendency to improve its flexibility and amount of weight supported before collapsing, as function of the heat treatment temperature applied. Moreover, the aerogels were able to absorb selectively corn oil present in aqueous media, being able to absorb and retain even 200 μL of oil per mg of aerogel.

OGr, PDDA, Aerogeles, Hidrogeles rGO, PDDA, Aerogels, Hydrogels INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Multifunctional properties of carbon nanotube yarns and their use for damage sensing in fiber reinforced polymer composites

CESAR ANTONIO PEREZ ARANDA (2024, [Tesis de doctorado])

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Preparation and characterization of strongly sulfonated acid block and random copolymer membranes for acetic acid esterification with 2-Propanol

Verónica Rosiles González Ronan Le Lagadec ARELLY PAULINA VARGUEZ CATZIM María Isabel de los Dolores Loría Bastarrachea Abigail Gonzalez Diaz EMANUEL HERNANDEZ NUÑEZ Manuel de Jesús Aguilar Vega MARIA ORTENCIA GONZALEZ DIAZ (2022, [Artículo])

In this paper, we report the synthesis of block and random copolymers of 2-acrylamido-2-methyl-1-propane sulfonic acid (AMPS) and methyl methacrylate (MMA), with different AMPS feed ratios. These solution-processable copolymers with strongly sulfonated acid groups resulted in membranes with tunable ion exchange (IEC) and water absorption capacities. AFM images confirmed the microphase separation of PAMPS-b-PMMA-1:1 block copolymer membrane, annealed under the appropriate conditions. The resulting copolymers from the random combination of a 1:1 molar ratio of AMPS and MMA monomers are effective at enhancing the esterification conversion of acetic acid, when compared with a reaction catalyzed by PAMPS-b-PMMA block copolymers and the previously studied catalytic membranes. With the PAMPS-co-PMMA-1:1 membrane, the esterification reaction using acetic acid achieved 85% isopropyl acetate. These results are closely correlated with the increase in IEC (2.63 mmol H+ g−1 ) and the relationship between weight loss (20.3%) and swelling degree (68%) in 2-propanol. © 2022 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland.

BLOCK COPOLYMERS RANDOM COPOLYMERS CATALYTIC MEMBRANES ESTERIFICATION ISOPROPYL ACETATE INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Análisis a escala atómica de interfases magnéticas con aplicaciones en espintrónica

Atomic scale analysis of magnetic interfases with spintronics applications

Rocio González Díaz (2023, [Tesis de maestría])

La espintrónica es un área de la nanociencia que tiene por cometido el estudio y manipulación del espín de los electrones para el desarrollo y mejoramiento de dispositivos electrónicos. De manera particular, se ha orientado a la búsqueda de materiales para la fabricación de memorias magnéticas de acceso aleatorio (MRAM), diseñadas a partir de uniones túnel magnéticas (MTJ). Dichas uniones son heteroestructuras construidas a partir de un material aislante en cuya capa superior e inferior se dispone un compuesto ferromagnético. Una de las características de estos dispositivos es que presentan una anisotropía magnética perpendicular (PMA) y un efecto de torque por transferencia de espín (STT). Recientemente, un estudio experimental señala que la heteroestructura B2-CoAl/L10-MnAl es un candidato idóneo para la fabricación de MRAM, pues presenta PMA y STT. Sin embargo, en el trabajo experimental no se reporta un análisis de la estabilidad termodinámica de la heteroestructura. Dicho lo anterior, en este trabajo se hizo un estudio de la estabilidad termodinámica y estructural de B2-CoAl/L10-MnAl usando la teoría del funcional de la densidad (DFT). Se propusieron diferentes modelos de interfaz CoAl/MnAl y se determinó a través de un análisis energético cuál es la interfaz más estable. Los resultados obtenidos indican que la interfaz más estable sucede entre la última capa de Al del CoAl y la primera capa de Mn del MnAl. Además, se comprobó un efecto PMA en la heteroestructura B2-CoAl/L10-MnAl y se determinó que este comportamiento se origina esencialmente debido a la naturaleza ferromagnética de MnAl, pues CoAl no presenta características ferromagnéticas.

Spintronics is nanoscience area whose aim is the study and manipulation of electrons spin to development and improvement of electronic devices. In a particular way, the spintronics has focused to search of new materials to fabrication of magnetic random-access memory (MRAM), which are designed from devices call magnetic tunnel junctions (MTJ). This devices are heterostructures built from an insulating material with a ferromagnetic compound on top and bottom layers and characterized by the perpendicular magnetic anisotropy and spin-transfer torque (STT) effects prensent on it. Recently, an experimental study indicates the B2-CoAl/L10-MnAl heterostructure is a suitable candidate for the fabrication of MRAM based on MTJ devices. Nevertheless, the thermodynamic stability of the heteroestructure is not reported in the experimental work. Therefore, in this work a study of the thermodynamic and structural stability of B2-CoAl/L10-MnAl was performed using density functional theory (DFT). Different CoAl/MnAl interface models were proposed and the most stable interface was determined by an energy analysis. The results obtained, indicate that the most stable interface occurs between the last Al layer of CoAl and the first Mn layer of MnAl. In addition, a PMA effect in the B2-CoAl/L10-MnAl heterostructure was demonstrated and it was determined that this behaviour is essentially due to the ferromagnetic nature of MnAl, since CoAl does not present ferromagnetic characteristics.

simulaciones computacionales, interfases magnéticas, estabilidad termodinámica computational simulation, magnetic interfaces, termodinamic stability INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Effect of the noble metals addition on the oxidation behavior of Ni3Al

Jose Juan Ramos-Hernandez JESUS PORCAYO-CALDERON Jan Mayen Chaires GABRIEL ANGEL LARA RODRIGUEZ victor salinas JOSE-GONZALO GONZALEZ-RODRIGUEZ Lorenzo Martínez Gómez (2018, [Artículo])

This paper discusses the e1ect of the addition of noble metals on the microstructure, mechanism, and oxidation kinetics of the Ni3Al intermetallic alloy. Ni3Al was doped with 1% (atomic percent) of Au, Ag, Pd, and Pt. Oxidation behavior of the alloys was evaluated at 900, 1000, and 1100°C in O2 for 24 hours. XRD analysis showed that the addition of noble metals favored the oxide growth on preferential crystallographic planes. In addition, the preferential substitution of the noble metals in the Ni3Al structure modi>es the surface composition by increasing the Al/Ni ratio. It was observed that most of the alloys showed a subparabolic behavior, and only the intermetallic base and the alloy doped with Ag show a parabolic behavior at 900°C. ,e developed oxides were analyzed both super>cially and in cross section by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray analysis (EDXA). It was evident that only the intermetallic base showed the formation of a duplex oxide scale (Al2O3/NiO). ,e alloys doped with noble metals showed the oxide growth practically of pure Al2O3. ,is was due to a decrease in the di1usion of the Ni cations because of the presence of the noble metals in the crystalline structure.

Financial support from Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologia (CONACYT, Mexico) (Project no. 159898 and Ph.D. scholarship to J. J. Ramos-Hernandez, Registration no. 202898) is gratefully acknowledged.

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Mucho más que hilos, aceites y semillas: reconociendo el valor de los linos silvestres

Juan González-Velasco MIREYA BURGOS HERNANDEZ Alejandra Villalvazo Hernández (2023, [Artículo])

Seguramente alguna vez un amigo o vecino te ha recomendado consumir semillas de linaza para mejorar tu digestión, y no sería raro que también cuentes con alguna prenda elaborada con lino. Pues bien, ambos productos provienen de una sola especie, Linum usitatissimum que es de origen europeo e introducida en México, donde actualmente se cultiva. Sin embargo, existen cerca de 180 especies de Linum en el mundo y 24 en nuestro país, las cuales, son subutilizadas o se desconoce su uso. El conocimiento de este grupo puede representar nuevas alternativas de aprovechamiento para las familias campesinas.

ESPECIES SILVESTRES LINAZA LINUM MANEJO DE RECURSOS SISTEMATICA BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA BIOLOGÍA VEGETAL (BOTÁNICA) ECOLOGÍA VEGETAL ECOLOGÍA VEGETAL

Captación de agua de lluvia y uso eficiente del agua para la producción agropecuaria

José Javier Ramírez Luna Héctor Gregorio Cortés Torres (2015, [Libro])

El incremento de la población trae como consecuencia directa la necesidad de aumentar la producción de alimentos, condición que se agrava bajo los efectos del calentamiento global y el cambio climático. Se estima que a nivel nacional las áreas agrícolas con infraestructura de riego deberán aumentar en un 60% la producción para el año 2050, situación que se ve desfavorecida por el incremento de plagas y enfermedades, la contaminación de los recursos hídricos y la degradación de las cuencas. En este contexto, se publica este libro donde abordan temas que contribuyen al establecimiento de sistemas productivos sostenibles, con lo que se pretende contrarrestar las pérdidas de suelo y agua, así como potenciar el aprovechamiento y uso eficiente del agua de lluvia y escurrimientos en actividades domésticas y productivas, mediante la incorporación del uso de energías renovables.

Conservación de recursos hídricos Captación de precipitaciones Energía no convencional Hidrología INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

A Novel Technique for Classifying Bird Damage to Rapeseed Plants Based on a Deep Learning Algorithm.

Ali Mirzazadeh Afshin Azizi Yousef Abbaspour_Gilandeh José Luis Hernández-Hernández Mario Hernández Hernández Iván Gallardo Bernal (2021, [Artículo])

Estimation of crop damage plays a vital role in the management of fields in the agricultura sector. An accurate measure of it provides key guidance to support agricultural decision-making systems. The objective of the study was to propose a novel technique for classifying damaged crops based on a state-of-the-art deep learning algorithm. To this end, a dataset of rapeseed field images was gathered from the field after birds¿ attacks. The dataset consisted of three classes including undamaged, partially damaged, and fully damaged crops. Vgg16 and Res-Net50 as pre-trained deep convolutional neural networks were used to classify these classes. The overall classification accuracy reached 93.7% and 98.2% for the Vgg16 and the ResNet50 algorithms, respectively. The results indicated that a deep neural network has a high ability in distinguishing and categorizing different image-based datasets of rapeseed. The findings also revealed a great potential of Deep learning-based models to classify other damaged crops.

rapeseed classification damaged crops deep neural networks INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS

Drought vulnerability indices in Mexico

David Ortega Gaucin JESUS DE LA CRUZ BARTOLON HEIDY VIVIANA CASTELLANO BAHENA (2018, [Artículo])

Drought is one of the most harmful hydro climatic threats to society. Mexico has been historically affected by recurring and long-lasting droughts that have severely impacted society and the economy. Consequently, public programs and policies have been developed in order to reduce the country’s vulnerability to drought, hence the importance of identifying the spatial distribution and the dimension—even in relative terms only—of vulnerability in different regions from social, economic, and environmental perspectives. This article presents a method for obtaining indices and maps of vulnerability to drought in Mexico; indices and maps are based on a set of socioeconomic and environmental indicators that the method combines using an objective analytic procedure that identifies the most vulnerable states and municipalities from social, economic, and environmental perspectives, all of which converge in overall vulnerability to drought. The results obtained indicate that 38.9% of total Mexican population inhabits municipalities with high and very high degrees of overall vulnerability to drought. For this reason, it is necessary to continue implementing actions and preventive and mitigation strategies via public policies and social programs aimed at decreasing the country’s vulnerability to the occurrence of drought events. This is the only way to facilitate the necessary conditions to reduce the impact of drought and to decrease people’s vulnerability to this phenomenon.

Sequías Desastres naturales Gestión de riesgos Vulnerabilidad CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Uso de sensores remotos para la gestión sustentable de recursos hídricos y seguridad hídrica en zonas agrícolas

WALDO OJEDA BUSTAMANTE RONALD ERNESTO ONTIVEROS CAPURATA JORGE FLORES VELAZQUEZ EDGAR YURI MENDOZA CAZARES MAURO IÑIGUEZ COVARRUBIAS Braulio Robles ALBERTO GONZALEZ SANCHEZ (2017, [Documento de trabajo])

El objetivo del proyecto fue desarrollar y validar metodología usando sensores remotos para mejorar la estimación remota de variables hidroagrícolas, con alta variabilidad espacial y temporal, de importancia para la gestión sustentable de zonas de riego del país usando imágenes de alta resolución espacial y temporal. El trabajo de campo se llevó a cabo en la zona agrícola del distrito de riego 075 Río Fuerte, en el estado de Sinaloa, cubriendo una superficie de 22,000 hectáreas.

Agricultura Sensores remotos Gestión integrada de recursos hídricos Desarrollo sostenible Seguridad hídrica INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA