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Preparación de materiales compuestos mediante la funcionalización covalente de nanotubos de carbono (CNTs) con polímero

CLAUDIA GUADALUPE ESPINOSA GONZALEZ (2013)

"En este trabajo de tesis doctoral estudiamos la preparación de nanocompositos de nanotubos de carbono (CNTs) y polímero mediante la funcionalización covalente de CNTs por adición alquílica, usando la reacción de sales de nanotubos. Presentamos los resultados de la caracterización morfológica de nanocompositos de CNTs con poliestireno (PS) y polimetil metacrilato (PMMA) obtenidos por microscopía electrónica de barrido y de transmisión (SEM y HR-TEM). Fue determinado un método para producir nanocompositos de alto porcentaje de nanotubos de carbono de pared múltiple (MWNTs). Basándonos en este método pudimos preparar nanocompositos de PS-MWNTs con porcentaje de MWNTs entre 22 wt% y 81 wt%. De la caracterización espectroscópica con Raman, fue indirectamente evidenciado un enlace covalente entre nanotubos y polímero; con FTIR fue confirmada la formación del PS. La estabilidad térmica fue determinada por TGA y DSC; los nanocompositos mostraron aumentos en Td de hasta 30°C y Tg de hasta 9°C. Compositos de PS y PMMA fueron preparados por mezclado en fundido usando 1 wt% de MWNTs, COx y CNx funcionalizados con PS y PMMA. Los compositos fueron evaluados en sus propiedades mecánicas con DMA y pruebas de tensión; en los compositos de PMMA fueron obtenidos incrementos del módulo de almacenamiento M´ de 70% usando PMMA-MWNTs, de 110% usando PMMA-COx y del 2% usando PMMA-CNx. Los CNTs actuaron como plastificantes en los compositos de PS. Presentamos además la sensibilidad que los nanocompositos de PS-MWNTs con alto porcentaje de MWNTs mostraron a vapores orgánicos y CO2. Creemos que conforme aumentó la proporción de MWNTs en los nanocompositos, la sensibilidad a vapor de CHCl3 ocurrió por interacciones con los MWNTs principalmente y que con la disminución de la proporción de MWNTs la sensibilidad implica además la formación de interacciones entre el vapor de CHCl3 y el polímero. Evidencias obtenidas con HR-TEM, XRD y Raman, mostraron la parcial exfoliación de MWNTs como consecuencia de la desintercalación de Li durante la formación de nanocompositos de PS-MWNTs con alto porcentaje de MWNTs."

"In this doctoral thesis, we studied the preparation of carbon nanotubes composites and polymer through the covalent functionalization of carbon nanotubes (CNTs) by alkyl addition, using the nanotube salts reaction. We showed the results about morphological characterization of the nanocomposites of CNTs with polystyrene (PS) and poly methyl methacrylate (PMMA) obtained by scattering electronic microscopy and of transmission (SEM and HR-TEM). A method was determined to produce nanocomposites with high percentage of multi wall carbon nanotubes (MWNTs). On based in this method we can prepare nanocomposites of PS-MWNTs with percentage of MWNTs between 22 wt% and 81 wt%. With Raman characterization was indirectly evidenced a covalent bond between nanotubes and polymer; with FTIR was confirmed the formation of the PS. Thermal stability was determined by TGA and DSC, the nanocomposites showed increases in Td to up 30ºC and Tg to up 9ºC. Composites of PS and PMMA were prepared by melt blending using 1 wt% of MWNTs, COx and CNx functionalized with PS and PMMA. The composites were evaluated in their mechanical properties with DMA and tension tests; in the PMMA composites were obtained increases of M´ of 70% using PMMA-MWNTs, of 110% using PMMA-COx and of 2% using PMMA-CNx. CNTs worked as plasticizers in the composites of PS. In addition, we presented the sensibility that the nanocomposites of PS-MWNTs with high MWNTs load showed to organic vapors and CO2 gas. We think that with the increasing of MWNTs proportion in the nanocomposites, the sensibility to CHCl3 vapor occurred principally due to interactions with the MWNTs, and that due to the decreasing of MWNTs proportion the sensibility imply also interactions between the CHCl3 vapors and the polymer. Evidences were obtained by HR-TEM, XRD and Raman that showed the partial exfoliation of MWNTs as a consequence of the deintercalation of Li during the formation of nanocomposites of PS-MWNTs with high MWNTs load."

Doctoral thesis

Nanotubos de carbono (CNTs) Polímero Sales de Nanotubos Adición alquílica Nanocompositos Nanotubos de carbono de pared múltiple (MWNTs) Síntesis Conformación Dispersión Estabilidad térmica Termogravimetría (TGA) Calorimetría diferencial de barrido (DSC) Compositos Nanotubos de carbono oxidados (COx) Nanotubos de carbono dopados con nitrógeno (CNx) Módulo de almacenamiento (M´) Exfoliación Nanotubos de carbono parcialmente exfoliados (ExMWNTs) Intercalación Desintercalación Sensibilidad BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA QUÍMICA ANALÍTICA MICROSCOPIA

Efecto de solventes orgánicos y temperatura en la actividad enzimática de las lipasas digestiva e Intracelular de Penaeus vannamei

CLAUDIA IVETTE MAYTORENA VERDUGO (2011)

"El estudio de las reacciones enzimáticas, en general, es en medio acuoso. Algunas enzimas pueden mantener actividad catalítica en medios no acuosos, como por ejemplo en solventes orgánicos. Las reacciones enzimáticas en este tipo de medios mejora la solubilidad de sustratos no polares, la recuperación de productos en la fase orgánica, disminuye la desnaturalización por temperatura y da la posibilidad de llevar a cabo reacciones termodinámicamente imposibles en soluciones acuosas. Las lipasas (EC 3.1.1.3, triacilglicerol hidrolasas) son enzimas que hidrolizan el enlace éster de triacilglicéridos para liberar ácidos grasos y glicerol. Para que las lipasas puedan hidrolizar el sustrato necesita darse una emulsión entre los lípidos y el agua para que un dominio hidrofóbico que cubre el sitio activo se desplace y los residuos de aminoácidos que conforman el sitio activo queden expuestos para ligar el sustrato e hidrolizar el enlace éster por un fenómeno llamado activación interfacial. Las lipasas digestiva e intracelular de camarón blanco Penaeus vannamei pueden hidrolizar triacilglicéridos de cadena corta y larga, teniendo preferencia por sustratos con insaturaciones. En este trabajo se estudió el efecto de solventes orgánicos en la actividad enzimática de estas lipasas y el efecto que tienen los solventes en la estabilidad térmica de estas enzimas para poder proponerlas como biocatalizadores para aplicaciones biotecnológicas. Se encontró un aumento de hasta 125 y 225% en la actividad relativa de la lipasa digestiva incubada en 10 y 20% de metanol y hexano respectivamente. En acetona, etanol, propanol y dimetil sulfóxido, la actividad relativa disminuyó al aumentar la concentración de estos solventes y se abolió totalmente en butanol. Al incubar la lipasa intracelular en propanol, la actividad relativa disminuyó conforme aumentó la concentración de solvente en la mezcla. Con metanol, etanol, acetona, butanol, dimetil sulfóxido y hexano mantuvo hasta 38% de su actividad enzimática. La lipasa intracelular mostró mayor estabilidad en solventes orgánicos, a excepción de propanol. Al incubar las lipasas de camarón en 10 a 40% metanol y temperaturas mayores a la óptima, la lipasa digestiva aumentó 40% su actividad relativa y la lipasa intracelular hasta 5 veces en 20% de metanol..."

"Most of the studies of enzymatic reactions are in aqueous media, but some enzymes can work in non-aqueous media, like in organic solvents. Some advantages of carrying out reactions in non-aqueous media are: a) Better solubility of non-polar substrates, b) Product recovery in the organic phase, c) Improvement of thermostability. Lipases (EC 3.1.1.3, Triacylglycerol hydrolases) are the enzymes responsible of the hydrolysis of triacylglycerides, releasing fatty acids and glycerol. The reaction takes place only when an emulsion is formed between lipids and water; a hydrophobic domain covering the active site will be displaced, and the enzyme is able to hydrolyze ester bonds by a phenomenon called interfacial activation. It has been proved that shrimp lipases can hydrolyze short and long acyl chains triacylglycerids, with preference for long polyunsaturated acyl chains. The aim of this study was to search for new characteristics of these lipases for potential biotechnological applications, studying the effect of organic solvents in the enzyme activity and the ability of solvents to improve the thermal stability of these enzymes. The relative activity of digestive lipase exhibited an increase of125 and 225% in the presence of methanol and hexane. Relative activity decreased in the presence of acetone, ethanol, propanol and dimethyl sulfoxide, as solvents concentrations increased and in butanol, enzyme activity was abolish. Intracellular lipase activity decreases its relative activity in propanol. In methanol, ethanol, acetone, butanol, dimethyl sulfoxide and hexane, intracellular lipase activity was stable. When shrimp lipases were incubated in solvents and high temperatures (40 and 50 °C), digestive lipase activity increased 40% in methanol and intracellular lipase five fold. It was concluded that the accessible surface area determines the interaction between lipases and polar organic solvents given the structural differences between lipases of other species and the probability of water molecules interact with the protein."

Master thesis

Lipasas, solventes orgánicos, estabilidad térmica Lipase, organic solvents, thermostability BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA BIOQUÍMICA ENZIMOLOGIA

Desarrollo de Nanosílice como aislante térmico, aplicado a los procesos constructivos

JOSE MANUEL JORGE CID (2017)

Analyze and evaluate the behavior of nanosilica in construction materials that allow to verify its performance in insulating surfaces, for coatings that comply with the Official Mexican Standard (NOM-18), and thereby diversify the materials and design processes of construction systems in habitable buildings.

Analizar y evaluar el comportamiento de la nanosílice en materiales constructivos que permitan comprobar su desempeño en superficies aislantes, para recubrimientos que cumplan con la Norma Oficial Mexicana (NOM-18), y con ello diversificar los materiales y procesos de diseño de los sistemas constructivos en edificaciones habitables.

Master thesis

Aislante anosílise Aislante térmico Edificación térmica INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Materiales reciclados aligerados y su influencia en el consumo de energía eléctrica en viviendas económicas

Recycled light-weight construction materials and their effect on electricity consumption in low-cost housings

ANA CECILIA BORBON ALMADA MARIA GUADALUPE ALPUCHE CRUZ Irene Marincic Lovriha JOSE MANUEL OCHOA DE LA TORRE ISRAEL MIRANDA PASOS (2019)

Una arquitectura eficiente forma parte integral del desarrollo sustentable y, asimismo, debe contemplar una envolvente que se adapte al clima y a los recursos constructivos de una región. La evaluación del comportamiento térmico de las edificaciones mediante simulación dinámica se utiliza en todo el mundo para evaluar su eficiencia energética. En México existe carencia de datos sobre las propiedades térmicas de los materiales de construcción. En el presente trabajo se obtiene experimentalmente la conductividad térmica, calor específico y densidad volumétrica de materiales de construcción como lo son: el ladrillo de barro recocido,el bloque aligerado, el mortero cemento-arena natural y el mortero cemento-arena reciclado, este último fabricado con materiales reciclados de la demolición de concreto. Los resultados de simulación obtenidos muestran disminución en las ganancias de calor en muros y en el consumo de energía eléctrica por enfriamiento. La disminución es superior a 8%, utilizando sistemas constructivos conformados con materiales aligerados y reciclados

An efficient architecture is an integral part of sustainabledevelopment; therefore, it should include an envelope able to adapt to the climate and the constructive resources of the region. The evaluation of the thermal behavior of buildings by dynamic simulation is used worldwide to evaluate the energy efficiency of buildings. In Mexico, there is a lack of data on the thermal properties of the construction materials. In this paper, the thermal conductivity, specific heat and volumetric density of local construction materials, such as red common brick, light-weight block, natural cement-sand mortars, and recycled cements and mortars, made with recycled materials of concrete demolition, are obtained experimentally. The simulation results obtained show a decrease in the heat gains in walls and in the electricity consumptions for cooling. The decrease is over 8% when constructive systems conformed by lightened and recycled materials are used.

Article

BIOLOGÍA Y QUÍMICA Arquitectura sustentable Eficiencia energética Propiedades termofísicas Simulación térmica Viviendas económicas. Sustainable architecture Efficiency energy Thermophysical properties Tthermal simulation Low-cost dwellings

Comportamiento de la eficiencia térmica de un arreglo de colectores solares planos, a lo largo del día y para diferentes días del año

PLINIO ERNESTO CASTRO LÓPEZ IGNACIO MARTIN MARIA TERESA ALARCON HERRERA (2009)

En este trabajo se muestra el comportamiento horario

de la eficiencia térmica de un sistema de colectores solares,

que suministran agua caliente a una cocina tipo industrial.

Se muestra y analiza el efecto de la variación del

número de colectores solares utilizados, de la carga térmica

demandada y de la época del año, sobre la eficiencia

térmica del arreglo de colectores. Se hace el análisis del

sistema mediante simulación en el paquete TRNSYS

(Transient Systems Simulation Program), que permite

simular también la variación horaria de la temperatura

ambiente y de la irradiación solar.

Se muestra que la eficiencia térmica promedio anual de

un arreglo de colectores solares planos puede variar

ampliamente debido a que depende de varios factores, tales

como: comportamiento térmico del modelo de colector

utilizado (curva de eficiencia), temperatura ambiente,

irradiación solar y temperatura de entrada del fluido de

trabajo.

Este trabajo permite apreciar claramente el alto grado

de incertidumbre que representa el pretender asignarle un

valor estimado empíricamente a la eficiencia térmica

promedio de un sistema solar para calentamiento, para con

ello determinar su capacidad de suministro de energía para

un servicio dado.

Conference proceedings

Eficiancia térmica CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA TERMODINÁMICA OTRAS

Estudio de la formación de ZnO por tratamiento térmico a partir de películas nanoestructuradas de Zn con aplicaciones al sensado de vapores de etanol

Pedro Estanislao Acuña Avila (2017)

Trabajo de Investigación Del Doctorado en Ciencia de materiales

En el presente trabajo se muestran los resultados de experimentos relacionados con la obtención de películas metálicas de zinc (Zn) sobre vidrio por el método de la evaporación térmica al vacío. Las películas metálicas de Zn estuvieron compuestas por hexágonos de espesor nanométrico, los hexágonos aumentaron de tamaño en función del tiempo de deposición, así como el espesor de las películas. Además, las películas de Zn se oxidaron por tratamiento térmico para conocer el efecto del espesor de las películas metálicas, la temperatura y el tiempo en el desarrollo de películas de óxido de zinc (ZnO), su morfología, las características cristalográficas y propiedades eléctricas. Las películas de ZnO obtenidas a temperaturas mayores a 400°C fueron sensibles a vapores de etanol, y las películas más sensibles fueron aquellas en las que la porosidad y el efecto superficial fue mayor.

Beca CONACyT

Doctoral thesis

zinc evaporación térmica alto vacío nanodiscos óxido de zinc sensores de gases etanol BIOLOGÍA Y QUÍMICA

Caracterización mecánica y termofísica de tejas hechas con cemento portland compuesto y fibras de bagazo de Agave angustifolia Haw

Andy Alfonso Olivera (2017)

El bagazo de agave es un material residual que se obtienede la producción del mezcal, y su acumulación y falta de tratamiento derivan problemas ambientales en las comunidades que la producen. El presente trabajo propone como estrategia de aprovechamiento la creación de un material biocompuesto hecho conCemento Portland Compuesto (CPC) reforzado con Fibras de Bagazo de Agave (FBA).Se realizaron pruebas de resistencia a la compresión, conductividad térmicay resistencia a la flexión.Los materiales compuestos con las concentracionesde fibras1:0:1 y 1:0:2 (CPC:TX:FBA)tuvieron las menores resistencias a la compresión de 6.19y 2.34MPa a los 28 días respectivamente, pero solo la proporción 1:0:1 cumple con lorequerido por la norma ASTM C 270 �07.También los materiales compuestos con las mayores concentraciones de fibras obtuvieron las menores densidades de 1366.73 y 1297.71kg/m3a los 28 días respectivamente.Los especímenes 1:0:1 y 1:0:2 mostraron los valores más bajos para la conductividad térmica de 0.166y 0.115W m-1K-1respectivamente.En la resistencia a la flexiónde las tejas1:0:1,se observaron valores bajos de 0.73MPa con una carga máxima de 112.3 N. La proporción óptima de materiales fue de 1:0:1(CPC: TX: FBA), conresistencia a la compresión de 6.19MPaa 28 días, densidad de 1366.73kg/m3,conductividad térmica de 0.166W m-1K-1, resistencia a la flexión de 0.73 MPa y carga máxima de 112.3 N. Los resultados indican que el aumento en la proporción de fibras de bagazo disminuye la resistencia a la compresióny flexión, densidad, conductividadtérmica ycarga máxima del material biocompuesto.El material final actúa como mortero ligero y aislante.

Master thesis

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA Construcción materiales biocompuestos mortero resistencia a la comprensión conductividad térmica resistencia a la flexión

Difusión colectiva y térmica para un sistema de n partículas atmosféricas asimétricas e interactuantes

JORGE MULIA RODRIGUEZ DANIEL OSORIO GONZALEZ Pedro Guillermo Reyes Romero MIGUEL MAYORGA ROJAS (2012)

En este trabajo se propone un modelo mecánico estadístico en e cual se connsidera a la attmósfera como un gas de N partícula asímetricas e interactuantes, bajo esta consideracion se utiliza termodinámica mesoscóppica fuera de equilibrio para determinar un conjunto de ecuaciones tipo Fokker-Planc como funckciones de la posición, tiempo, veloccidad angula y la orientación molecular de cada partícula asimétrica. Usando el balance del momento lineal en el régimen difusivo se determina expresione para 1, 2 y N partículas que permiten calcular la presión que ejercen las moléculas atmosféricas asimétricas sobre otras partículas, así como la difusión térmica colectiva correspondient tes. Se obtuvo una explicación teórica de las ecuaciones de continuidad en fu unción de la velocidad angular y la orientación molecular de cada i-ésima partícula as a simétrica, de manera e balance de masa y la ley de conservació del momento lineal.

Article

Ingeniería Propiedades de transporte régimen difussivo difusión colectiva difusión térmica INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Propiedades de transporte térmico de materiales compuestos con estructura compleja

FERNANDO CERVANTES ALVAREZ (2014)

"En este trabajo se desarrolla un estudio de las propiedades de transporte térmico de

muestras compuestas laminares, constituidas por una matriz de resina poliéster con

inclusiones de magnetita y de geles de silicato también con partículas magnéticas.

Por medio de la espectroscopía fotoacústica y del método de relajación térmica,

se midieron experimentalmente la difusividad y efusividad térmicas, junto con la

capacidad calorí ca volumétrica. En el caso de las muestras de resina la concentración de inclusiones magnéticas se varió sistemáticamente, con el fi n de estudiar

los cambios ocurridos en su conductividad térmica."

Doctoral thesis

Calor--Transmisión Ingeniería térmica Notecnología CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Caracterización y evaluación de la eficiencia térmica y de secado en un deshidratador híbrido (solar-gas)

Erick César López Vidaña (2011)

El secador híbrido estudiado, consiste en uncolector solar, un sistema auxiliar de calentamiento por combustión de gas-LP y una cámara de secado, el cual puede ser operado usando un sistema de calentamiento por gas-LP (MG), híbrido solar-gas (MH) y solar (MS). La eficiencia térmica y de secado de tres configuraciones de operación delsecador híbrido solar-gas fue calculada en estado transitorio. La eficiencia global se calculó tomando en cuenta el aporte energético del colector solar y/o el sistema auxiliar de calentamiento, según sea el modo de operación evaluado. En elanálisis del colector solar se tomó en consideración las pérdidas por reflexión y absorción en el colector solar de placa absorbedora acanalada en �V� usando datos experimentales. A diferencia de otras investigaciones estudiadas en las cuales no se hace un análisis en estado transitorio, esta investigación considera la naturaleza transitoria de las condiciones climatológicas locales, reportando así una eficiencia real del sistema. La eficiencia térmica del colector es afectada principalmente por el flujo másico, elángulo de inclinación del colector y la diferencia de temperaturas ambiente e interior del colectorprincipalmente. Con una simulación variando los parámetros de velocidad de aire dentro del colector solar, se estimo el flujo másico que proporciona una eficiencia térmica superior a la calculada bajo las condiciones de diseño y operación actuales. La eficiencia de secado máxima fue en el modo de operación con gas-LP seguido del modo híbrido y solar. Se observo que el modo de operación híbrido y gas-LP presentanvelocidad de secado similaren el periodo constante de la curva y la eficiencia de secado híbrido es análogaal secado con gas-LP,con la ventaja de consumir menos combustible, sin sacrificar la calidad del producto seco.

Master thesis

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA Alimentos secador híbrido solar-gas eficiencia térmica pérdidas por reflexión y absorción