Dissertations / Theses: 'Materiales compuestos'

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Arribasplata, Seguin Adan Smith. "Estudio del sinterizado de materiales compuestos de polietileno reciclado y madera capirona recuperada fabricados mediante moldeo rotacional." Master's thesis, Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016. http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/7828.

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Abstract:

En el 2012, el Ministerio del Ambiente presentó el cuarto informe sobre desechos solido municipales y no municipales. Según este documento, durante el 2010, en nuestro país se generaron 613 toneladas de residuos sólidos plásticos por día. La región de Lima produce un 51,4% de los residuos plásticos totales y, dado que, solo un 31,6% de sus distritos reportaron sobre la gestión de sus residuos, entonces, la cantidad de desechos plásticos generados podría resultar ser más alta al de la cifra citada. Entonces, dado que Lima es la región que genera la mayor cantidad de desechos plásticos a nivel nacional y es, al mismo tiempo, la región donde se concentra mucha de la actividad industrial, es posible pensar en un sector industrial local que trate de reusar estos desechos y los transforme en productos con valor agregado. Así, uno los procesos más usados a nivel industrial para la fabricación de productos huecos de gran volumen, libres de esfuerzos residuales y a bajo costo con respecto a otros procesos, es el proceso de moldeo rotacional. En este sentido, el objetivo principal de esta investigación es estudiar el sinterizado de materiales compuestos de polietileno reciclado y madera capirona recuperada fabricados mediante moldeo rotacional con el fin de incentivar el uso de materiales alternativos, conformados a partir materiales considerados como desechos, dentro del sector industrial. Para cumplir con el objetivo principal, se ha estudiado el estado del arte referente al proceso de moldeo rotacional y a los materiales compuestos constituidos de plástico y madera. Se han identificado los parámetros críticos del proceso de moldeo de estos materiales tales como la temperatura y el tiempo de calentamiento y el tamaño y la proporción en volumen de las partículas de madera, a partir de los cuales, fue posible idear una metodología experimental. En base a esta metodología, se llevaron a cabo ensayos de moldeo rotacional en cuatro etapas diferentes y, en cada una de ellas, se elaboraron varios materiales compuestos según diferentes condiciones de moldeo. Al final de cada etapa, estos materiales fueron sometidos a ensayos de tracción a fin de evaluar el efecto de los parámetros del proceso sobre las propiedades mecánicas del material determinados en base a dicho ensayo de control. En la primera etapa, se determinaron las temperaturas y tiempos de calentamiento. Durante la segunda, tercera y cuarta etapa, se evaluaron el efecto de la proporción en volumen de las partículas de madera, del tamaño de partícula de madera de la temperatura, respectivamente. Los constituyentes también han sido caracterizados. Se ha estudiado el sinterizado de materiales compuestos de polietileno reciclado y madera capirona recuperada fabricados mediante moldeo rotacional y se ha demostrado que el proceso de sinterización se realiza más eficazmente a mayor temperatura y mayor tiempo de calentamiento para una misma proporción de madera. El material de mejores propiedades mecánicas es aquel que está constituido por un 15 % en volumen de partículas de madera y ha sido moldeado a 300 °C durante 25 minutos. Asimismo, se probado que a medida el contenido de madera aumenta, se dificulta el proceso de sinterización y disminuyen las propiedades mecánicas del material compuesto; mientras que, a medida que disminuye el tamaño de partículas de madera, las propiedades mecánicas mejoran.
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Gastelo, Casal César Samuel. "Estudio del sinterizado de materiales compuestos a partir de polietileno reciclado y madera capirona recuperada mediante moldeo por compresión." Master's thesis, Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018. http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/11916.

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Abstract:

A nivel mundial, la industria ha crecido enormemente en sus diferentes sectores, siendo la industria del plástico una de las que ha tenido un crecimiento considerable, entre otros, debido al desarrollo de diferentes tecnologías relacionadas con los diferentes procesos de fabricación, tales como: extrusión, inyección, soplado, moldeo por compresión, moldeo rotacional, los cuales permiten obtener diversos productos útiles para la sociedad. Sin embargo, la inadecuada gestión de residuos generados por estos productos ha incrementado la contaminación ambiental, principalmente en las grandes ciudades del mundo. Al mismo tiempo, como una alternativa de solución a este problema se viene investigando sobre la viabilidad de usar plásticos reciclados y madera recuperada para fabricar materiales compuestos con el propósito de aprovechar estos residuos, a la vez que se contribuye con el cuidado del ambiente. En este sentido, el objetivo del presente trabajo es el estudio del sinterizado de materiales compuestos obtenidos a partir de polietileno reciclado y madera capirona recuperada fabricados mediante moldeo por compresión. Este estudio cuenta con tres etapas. En primer lugar se realizó la caracterización de los constituyentes del material compuesto: madera capirona recuperada y polietileno de alta densidad reciclado, según las normas ASTM. En la segunda etapa, según el diseño experimental se fabricaron muestras para diferentes temperaturas de trabajo y tiempos de permanencia en el horno, manteniendo constante el tamaño de partícula (≤3.33 mm) y la proporción en volumen: 70% plástico y 30% madera; luego a partir de estas muestras se elaboraron probetas para someterlas a ensayos de flexión, con la finalidad de determinar los valores óptimos de dichos parámetros de sinterizado para la fabricación del material compuesto bajo las condiciones antes mencionadas. Como parte final de la segunda etapa se fabricaron muestras del material compuesto sinterizado utilizando la temperatura y el tiempo de permanencia obtenidos, para evaluar el proceso de sinterizado en función de la proporción en volumen y el tamaño de partícula. Finalmente en la tercera etapa se realizó la caracterización de las muestras ensayadas con los parámetros óptimos. Se ha realizado el estudio del proceso de sinterizado de materiales compuestos, a partir de polietileno reciclado y madera capirona recuperada mediante moldeo por compresión, habiéndose determinado que los parámetros de proceso más importantes son la temperatura de calentamiento del horno y el tiempo de permanencia en el mismo. A mayores temperaturas y tiempos en el horno el sinterizado se favorece y es limitado por la degradación de los materiales. Se puede reducir el tiempo de calentamiento incrementando la temperatura y viceversa. El material compuesto de polietileno de alta densidad reciclado y madera capirona recuperada con mejores propiedades mecánicas se obtiene con los siguientes parámetros: 70% de polietileno de alta densidad reciclado y 30% de madera capirona recuperada (% en volumen) de 1.9 mm a 3.3 mm de tamaño, a una temperatura de 175°C y 40 minutos de calentamiento en el horno, 10 minutos de tiempo de enfriamiento bajo una presión de 70 bar. Para estas condiciones, la resistencia a la flexión es 25 MPa y el modulo elástico en flexión es 1293 MPa, la densidad 0.91 g/cm3 y la absorción de agua es 2.2 %.
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Espinosa, Peña Santiago. "Prototipado y manufactura rápida en materiales compuestos: conformación de volúmenes poligonales a partir de plegado de materiales compuestos sin moldes ni matrices rígidas." Tesis, Universidad de Chile, 2016. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/143207.

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Abstract:

Memoria para optar al título de Diseñador Industrial
Este proyecto, enmarcado como una investigación aplicada mediante el uso de prototipos y experimentación, consiste en el desarrollo de un proceso productivo que reduce los costos y tiempos asociados a la fabricación de objetos en materiales compuestos, en contextos donde haya un volumen de producción bajo al nivel de serie corta o incluso fabricación unitaria. Para lograr el objetivo se tomaron las características de las tecnologías CAD/CAM y se vincularon con la conformación de volúmenes en materiales compuestos, un rubro donde predominan los procesos manuales. Esta investigación está enmarcada bajo el Proyecto Protean, instancia que sirvió para probar el proceso desarrollado fabricando el carenado del vehículo híbrido Protean Ackiu, validándolo en la Carrera Solar Atacama 2016.

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Brañez, Haro Luz Elena. "Estudio del sinterizado de materiales compuestos de plástico reciclado y madera recuperada mediante moldeo por compresión." Master's thesis, Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016. http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/7543.

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Abstract:

En las últimas décadas, la industria de los plásticos ha crecido considerablemente con el uso de materiales, tales como el polipropileno y polietileno en la innovación de diversos productos en sectores del envasado, construcción y automovilístico. No obstante, el manejo de los desechos plásticos aún sigue siendo una problemática mundial; ya que, existe un porcentaje de éstos que son depositados en vertederos. Por tanto, la disminución de la contaminación ambiental se ha convertido en un objetivo importante para las entidades gubernamentales, empresas y sociedad en general. De esta manera, se insiste en la implementación de proyectos que disminuyan el impacto ambiental y contribución al desarrollo y progreso del país mediante el reciclaje de residuos plásticos y reutilización de otros desechos. En esta perspectiva, el objetivo de la presente tesis es el estudio del sinterizado de materiales compuestos fabricados a partir de polipropileno reciclado y partículas de madera capirona recuperadas, empleando el proceso de moldeo por compresión. La metodología experimental de la investigación consta de cuatro etapas fundamentales: Primeramente, se realizó la caracterización de la materia prima (plástico y madera) de acuerdo a normas ASTM. En segundo lugar, se fabricó un total de 63 muestras (variando la temperatura y tiempo de trabajo) con la finalidad de determinar los parámetros de sinterizado para la fabricación del material compuesto. Posteriormente, se fabricó 45 muestras del material compuesto sinterizado manteniendo la temperatura y tiempo de trabajo constantes con la variación del contenido y tamaño de partícula de madera. Finalmente, se fabricaron probetas que se utilizaron en los ensayos de flexión, tracción, impacto, densidad y absorción de agua según normas ASTM, y se realizó un análisis térmico de los compuestos que demostraron mejores propiedades mecánicas; así como el análisis morfológico con un microscopio electrónico de barrido (SEM) en la rotura de la probeta después de los ensayos mecánicos. A partir del estudio del proceso de sinterizado de los materiales compuestos fabricados con polipropileno reciclado y partículas de madera capirona mediante el moldeo por compresión, se determinó que, para una misma proporción y tamaño de partícula de madera, las propiedades mecánicas en geometría de flexión se incrementan a mayor temperatura de trabajo y, de manera similar, también se incrementa con el tiempo hasta un máximo para luego disminuir con tiempos excesivos.
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Gonzales, Tambini Karen Ines. "Estudio de prefactibilidad de empresa productora de placas de madera plástica en base a plástico reciclado y madera recuperada en Lima Metropolitana." Bachelor's thesis, Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017. http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/9990.

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Abstract:

En el presente estudio se analiza la prefactibilidad de una empresa productora de placas de madera plástica en base a plástico reciclado y madera recuperada en Lima Metropolitana .En el primer capítulo se muestra el análisis de las principales variables del macro entorno, y microentorno utilizando las cinco fuerzas de Porter. Las oportunidades y amenazas del entorno y las fortalezas y debilidades utilizando la matriz FODA. Finalmente se establece los direccionamientos de la empresa mediante la misión, visión, la estrategia genérica y los objetivos organizacionales. En el segundo capítulo se desarrolla el estudio de mercado donde se analizan los principales proveedores, competidores y consumidores. Se definen las características del producto. Se determina la demanda del proyecto con 10 años de proyección y las estrategias de comercialización. En el tercer capítulo se realiza el estudio técnico donde se define que la planta estará localizada en Villa El Salvador, se determina que el tamaño óptimo de la planta es de 4,850 metros. Se establecen los procesos de producción con sus respectivas descripciones y los requerimientos: maquinaria, mano de obra, materiales y servicios. Finalmente, se presenta el cronograma de implementación de las actividades. En el cuarto capítulo, Estudio Legal y Organizacional, se presentan las normas legales y se define el tipo de persona jurídica que tomará la empresa, los requisitos, leyes y tributos a la que está sujeta. Adicionalmente, se presenta la estructura organizacional, los puestos y sus principales funciones, los requerimientos del personal junto con el perfil de cada puesto. En el quinto capítulo, Estudio económico y Financiero, se estima que la inversión requerida es de S/. 8’558,354.84 soles, donde el 51.48% será obtenido por un financiamiento del Banco Scotiabank y el 48.52% restante será aportado por los socios. Se muestran los presupuestos de ingresos y egresos para el proyecto y en la evaluación Económica y Financiera se obtiene un VANE S/. 9’557,327.13 con un WACC de 16.29% y un VANF de S/. 7’615,099.33 con un COK de 21.55%. El TIR del proyecto es de 65.14%, el ratio B/C es de 1.15 y se estima que la recuperación de la inversión será en 3.37 años y el del capital será en 2.07 años. Finalmente se presenta el análisis de sensibilidad analizando la variación del costo de la materia prima, el precio del producto y la variación de la demanda.
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Ripoll, Masferrer Lluís. "Análisis y diseño de volantes de inercia de materiales compuestos." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de Catalunya, 2006. http://hdl.handle.net/10803/6415.

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Abstract:

Los volantes de inercia superan a las baterías eléctricas por su capacidad de absorber y ceder energía en poco tiempo y, si se fabrican con materiales compuestos, también por su reducido peso. La tesis presenta un estudio sobre los rotores de materiales compuestos aplicados a los acumuladores cinéticos para hacerlos más asequibles a usos industriales baratos. Para ello se proponen dos objetivos: obtener un sistema analítico de cálculo, y mejorar el diseño de rotores de bajo coste.
Se desarrolla un sistema analítico de cálculo muy completo, tanto en las cargas como en las tensiones. Se consideran todas las cargas necesarias para el diseño mecánico del rotor: la fuerza centrífuga, la fuerza de aceleración y las tensiones residuales, térmica y de hidratación; y se determinan todas las componentes, normales y cortantes, de la tensión para cada punto del rotor.
El cálculo en condiciones de tensión plana, utilizado por la mayoría de autores, se amplía con el cálculo en deformación axial constante, que es una variante mejorada de la deformación plana. Se comprueba que sus resultados son mejores que los de tensión plana cuando se comparan con los obtenidos en modelos de elementos finitos. Paralelamente, como aportación nueva de la tesis, se deducen las funciones de la variación de la tensión axial y de la tensión cortante radial-axial a lo largo del eje longitudinal del rotor. A partir de estos resultados se desarrolla un sistema general de cálculo que, además de unificar los sistemas de tensión plana y deformación axial constante, permite determinar todas las tensiones en cualquier posición radial-axial del rotor.
Este sistema unificado de cálculo se amplia con tres particularidades: una aplicación de cálculo para resolver rotores multicapa, las ecuaciones especiales para los materiales singulares no resolubles con las ecuaciones generales, y el cálculo de capas con fibras orientadas axialmente aplicadas para refuerzo en configuraciones especiales.
Con el objeto de mejorar las prestaciones del rotor se estudian dos procedimientos para crear tensiones de pretensado: generando tensiones durante el bobinado y utilizando las tensiones residuales térmicas. En el primero se elabora un sistema analítico de cálculo para determinar las tensiones residuales de bobinado y se complementa con una simulación mediante elementos finitos basada en submodelos incrementales. Ambos cálculos son capaces de simular el material no curado aplicando las propiedades viscoelásticas de los ensayos experimentales de otros autores. En el segundo se presenta un sistema nuevo, denominado pretensado térmico, basado en el curado por etapas, que genera tensiones residuales parecidas a las de bobinado pero con menos problemas de fabricación.
El diseño de volantes se aplica a tres configuraciones básicas: rotores híbridos multicapa con materiales de rigidez progresiva, rotores de un solo material con anillos de elastómero y rotores con pretensado térmico.
Sus prestaciones se valoran con tres variables: la masa, el volumen y el coste del material; de las cuales el coste es la principal y se utiliza para la optimización de la geometría.
En cada configuración se determina la energía máxima para distintas relaciones de radios del rotor y se compara con el rotor de un sólo material. Se utilizan los materiales básicos usados en la fabricación de rotores: la fibra de carbono con matriz epoxi, la fibra de vidrio con matriz epoxi, el aluminio y el acero. Los dos materiales compuestos ofrecen mejores resultados que los metales, pero disminuyen sensiblemente en rotores con espesor de pared grande. En estos casos, la energía por unidad de coste mejora aplicando los anillos elásticos y el pretensado térmico.
Flywheels are better than electric batteries in that they absorb and yield energy in shorter time and, if made out of composite materials, also in that they weight less. This thesis presents a study of composite material rotors applied to kinetic accumulators in order to make them usable for low cost general industrial uses. Two objectives are proposed: a) to develop an analytical system for computation and b) to design alternatives in order to improve the performance on low-cost rotors.
The analytical system is intended to be very complete, considering all relevant types of external loads and stress components. For the former, centrifugal, acceleration forces and residual, thermal and moisture stresses are included. For the latter, five normal and shear components are computed at each point of the rotor.
The usual plane stress condition is expanded with the consideration of constant axial strain, along the lines of the plane strain hypothesis but with greater accuracy. It is shown that the current theory results fit the ones from finite elements much better than those from plain stress. As a new contribution, the functions for the axial stress and the radial-axial stress along the axis of the rotor are developed. From these results, a general system that unifies the plane stress and constant axial strain can compute the stress state at any position.
In addition, the unified system includes three novel aspects: an extension of computation for multi-layer rotors, special equations for some materials in which behaviour present singularities and the computation of layers with fibers along the axial direction, which can be useful as a reinforcement for some configurations.
Two procedures that can create beneficial residual stresses are studied: generating stresses during the filament winding and using the thermal stresses. For the first, analytical expressions are developed and validated and complemented with especially developed finite elements based on incremental submodels. In both cases the material is characterized by viscoelastic properties taken from the literature. For the second, a new procedure called thermal prestress is based on the accumulation of partial curing processes (by stages), which is able to create residual stresses similar to those of winding but involving simpler manufacturing.
Three basic configurations are studied for the design: hybrid rotors with progressive stiffness along the radius, single material rotors with elastomer thin rings and rotors manufactured with thermal prestress, evaluating the performance as a function of the mass, volume and cost of the material. The latter is defined as the most important, and it is used as a reference for the geometry optimization.
The maximum energy stored on each of the configurations is compared with that of a single material rotor, using the most common ones: glass and carbon fiber both with epoxy matrix, aluminium and steel. Results show that glass/epoxy has the highest storing capability per unit cost, although the number is greatly reduced when the thickness increases. If this rotor has a thin layer of carbon/epoxy, the capability does not increase, although it does with distributed elastomeric layers. There is also an increase with fabrication based on the thermal prestress technique.

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Mayugo, Majó Joan Andreu. "Estudio constitutivo de materiales compuestos laminados sometidos a cargas cíclicas." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de Catalunya, 2003. http://hdl.handle.net/10803/6860.

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Abstract:

La tesis propone una metodología para el análisis de la degradación a fatiga que produce la aplicación de cargas cíclicas en un composite laminado de fibras largas.
En primer lugar se han estudiado los mecanismos de degradación que son responsables del deterioro irreversible de las propiedades de rigidez y resistencia de los composites bajo cargas cíclicas. Se ha tratado de obtener una visión de los fenómenos de degradación que tienen lugar en un elemento estructural de polímero reforzado con fibras (FRP) describiendo de forma cualitativa los distintos modos de daño en laminados.
A continuación, mediante una revisión de los modelos de fatiga propuestos por otros autores, se han estudiado las estrategias más comunes para la predicción del tiempo de vida de un material sometido a cargas cíclicas. En este estudio se ha dado una especial importancia al enfoque del estudio de la fatiga en composites a través de modelos de daño en la mecánica de medios continuos (MMC).
En la tesis se propone un método para la formulación de la degradación por el fenómeno de la fatiga. De este modo se ha ideado una metodología que ha permitido desarrollar un modelo constitutivo integrado en la MMC para la modelización de la degradación por fatiga. El modelo permite estudiar el comportamiento del composite bajo solicitación de tensiones cíclicas de características variables. Se ha definido una formulación generalizada para las curvas S-N y otra para las curvas de resistencia residual. Se ha elaborado un modelo de acumulación de la degradación sensitivo a las características cambiantes de las tensiones cíclicas.
Se ha realizado, también, la implementación del modelo de degradación de la fatiga en un sistema de cálculo numérico de elementos finitos que permite acoplar la degradación a fatiga con cualquier modelo constitutivo del material (elástico, degradación progresiva y localizada, plasticidad, etc.). Para agilizar el proceso de cálculo, la implementación numérica se ha completado con la inclusión de una metodología que permite una linealización en el avance temporal aplicando bloques representativos de conjuntos de ciclos de carga.
Finalmente, se han desarrollado unos ejemplos de validación de los modelos formulados la tesis. Además, se han generado ejemplos de aplicación de la metodología para analizar del comportamiento de laminados y/o para predecir la vida de elementos estructurales de FRP durante la fase de diseño.
The present thesis proposes a methodology for the analysis of the fatigue degradation due to the application of cyclic loads to a composite laminate.
First, the fatigue degradation mechanisms responsible for the irreversible loss of stiffness and strength in the laminate are studied. A global vision of the degradation phenomena involved in a structural fiber-reinforced polymer (FRP) element is obtained.
After, a revision of the fatigue life models present in the literature allows the analysis of the more common strategies for the life prediction of a material under cyclic loads. Special attention is given to the continuum damage mechanics (CDM) approach for the fatigue life of composite materials.
A method for the formulation of the fatigue degradation is proposed. The methodology for a constitutive model for the fatigue degradation integrated in the CDM is obtained. This model allows the study of the composite behavior under variable cyclic stresses. A generalized formulation for the S-N curves and for the residual strength curves is defined. The model for the accumulation of the degradation is sensitive to the varying characteristics of the cyclic stresses.
The model for the fatigue degradation is also implemented in a Finite Element program. This makes possible to couple the fatigue degradation with other constitutive models for the material (elastic, progressive and localized degradation, plasticity, etc.). In order to prompt the calculating process, the numeric implementation is completed with a methodology for the linearization of the temporal progression by applying representative blocks of load cycles.
Finally, a set of validation examples are included, as well as some examples of the application of the methodology for the analysis of the behavior of laminates and/or to predict the fatigue life of structural FRP elements during the design process.

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Torres-Canas, Fernando José. "Tintas y materiales compuestos anisotrópicos basados en nanotubos de carbono." Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS142/document.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à l'étude d'encres, de composites et de dépôts de nanotubes de carbone monofeuillets (SWNT). Le contrôle de la dispersion et de l'orientation des nanotubes dans ces matériaux composites nanostructurés vise à optimiser leurs propriétés, en particulier électriques et optiques.La première partie du travail est consacrée à l'optimisation de la dispersion des SWNT dans des suspensions aqueuses stabilisées par des tensio-actifs, des sels biliaires, et à l'étude de leurs propriétés optiques, et en particulier de leur photoluminescence (PL) dans le proche infrarouge. La spectroscopie d'absorption nous permet de sonder la dispersion des SWNT et de mesurer leur coefficient d'absorption. Nous montrons que ce dernier est très sensible au degré d'individualisation des nanotubes. Par ailleurs, nous revisitons l'interprétation des spectres de PL excités dans le proche infrarouge (en particulier à 1,17 et 1,58 eV) et attribuons les différents pics mesurés à différents mécanismes : transitions excitoniques directes, à des couplages exciton-phonon ou à des transferts d'énergie entre nanotubes. Nous montrons que l'évolution de l'intensité de PL avec l'individualisation permet de distinguer ces différents mécanismes.La seconde partie du travail est dédiée à la préparation de suspensions aqueuses stabilisées par des polymères hydrosolubles (PVA et PVP), et de composites SWNT/polymère, sans tensio-actifs. Les suspensions de nanotubes sont mélangées à des solutions de polymère, puis dialysées pour éliminer le tensio-actif. Le rendement, i.e. la concentration de la suspension finale, est de l'ordre de 75 fois plus élevée que pour une suspension préparée directement avec des polymères. Par ailleurs, les spectres de PL sont sensibles à l'environnement diélectrique des nanotubes et leur étude permet de mettre en évidence un échange entre les agents dispersants tensio-actifs/PVA à la surface des nanotubes, échange qui n'est pas observé dans le cas du PVP. Dans la troisième partie de la thèse, nous utilisons la technique d'impression jet d'encre pour imprimer des lignes continues micrométriques de SWNT, et proposons des méthodes originales pour étudier leur morphologie et leur anisotropie. La morphologie des dépôts peut varier entre deux cas limites, le dépôt homogène et la ‘‘paire de rails'', en faisant varier la concentration de nanotubes dans les encres, la distance entre gouttes et la température du substrat. L'orientation des nanotubes au bord des dépôts est très élevée (paramètre d'ordre orientationnel S entre 0,6 et 0,9), les nanotubes sont également bien orientés dans les rails (S~0.5) et dans une moindre mesure dans les lignes homogènes S~0.3
This thesis focus on the study of inks, composites and deposits of single-wall carbon nanotubes (SWNT). The control of dispersion and orientation of nanotubes in such nanostructured composites materials allows to optimize their properties, and especially their electrical and optical properties.The first part of the work is devoted to the optimization of dispersion of SWNT in aqueous suspensions stabilized by bile salts surfactants, and to the study of their optical properties, and especially their near infrared photoluminescence (PL). Dispersion of the nanotubes is probed by absorption spectroscopy. We show that their absorption coefficient is very sensitive to the individualization of the nanotubes. On the other hand, we revisit the interpretation of the PL spectra excited in the near infrared (especially at 1.17 and 1.58 eV), and we assign the different peaks to different mechanisms, namely direct excitonic transitions, exciton-phonon coupling, and energy transfer between nanotubes. We show that the evolution of PL intensity as a function of individualization allows to distinguish the different mechanisms.The second part of the work is dedicated to the preparation of aqueous suspensionsstabilized by hydrosoluble polymers (PVA and PVP), and SWNT/polymer composites, without surfactants. SWNT suspensions are mixed with polymer solutions, and then the surfactant is removed by dialysis. The yield, i.e. the relative concentration of SWNT in the dialyzed suspension, is ~75 times higher than for a suspension prepared directly with polymers. On the other hand, PL signatures are sensitive to the dielectric environment of the nanotubes which allows to evidence an exchange between the dispersing agents bile salts/PVA on the nanotube surface, such an exchange is not observed in the case of PVP.In the third part of the thesis, we use the inkjet printing technique to print continuous micrometric lines of SWNT, and we propose original methods to study their morphology and their anisotropy. The morphology of the deposits varies between two limit cases, an homogeneous deposit and a ‘‘pair of tracks'', by varying nanotube concentration in the inks, inter-drop distance and substrate temperature. The orientation of the nanotubes is very high at the edge of the deposits (orientational order parameter S between 0.6 y 0.9), the nanotubes are well-oriented as well in the tracks (S~0.5) and to a lesser extent in the homogeneous lines (S~0.3)

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Oliver, Ortega Helena. "Materiales compuestos de una poliamida de origen renovable y fibras naturales de alto rendimiento: una sólida alternativa a los materiales compuestos de polipropileno reforzados con fibra de vidrio." Doctoral thesis, Universitat de Girona, 2018. http://hdl.handle.net/10803/664067.

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Abstract:

The main goal of this thesis is the production and characterization of composites materials from a bio-based polyamide and natural fibres which could be more sustainable alternative to glass fibre reinforced polypropylene. The produced composites materials were mechanically characterized and their properties modelled. The thermal,thermomechanical properties and the structure of the composites were analyzed due to the low degradation temperature of the natural fibres similar to the processing temperatures of the composites materials. Moreover, the fibres could have an influence on the structure and the main temperatures of the polymer matrix. Additionally, water uptake test were performwed for all the produced materials. Finally, a piece/product was modelled in order to analyze the technical viability and the sustainability of the produced composite materials
L’objectiu principal d’aquesta tesi és l’obtenció i caracterització de materials compostos d’una poliamida d’origen renovable i fibres naturals que puguin ser una alternativa molt més sostenible al polipropilè amb fibra de vidre. Els materials compostos produïts es van caracteritzar mecànicament i les propietats obtingudes van ser modelades. També es van estudiar les propietats tèrmiques, termomecàniques i estructurals dels compostos produïts ja que la temperatura de degradació de les fibres naturals és similar a la temperatura de processat dels materials compostos i la presencia de les fibres podien produir un efecte sobre l'estructura i temperatures caracaterístiques de la matriu. A més a més, es va analitzar el comportament d’absorció d’aigua per part dels materials compostos. Finalment, es va modelitzar una peça/producte per tal d'analitzar la viabilitat técnica i la sostenibilitat dels materials compostos obtinguts

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Pinedo, Flores Angela Vanesa. "Preparación y caracterización de un material compuesto a base de carbón activado y armazones metal orgánicos aplicados en la adsorción de dimetilamina." Master's thesis, Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016. http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/6934.

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Abstract:

El presente trabajo de tesis tiene por objetivo la preparación de un nuevo material compuesto (composite) a base de armazones metales orgánicos (MOF-235) soportados en carbones activados (CA), estos últimos provenientes de la semilla de aguaje. El composite fue elaborado para mejorar la capacidad de adsorción de DMA obtenida inicialmente con los materiales precursores del composite. El CA fue preparado a partir de las semillas de aguaje (Mauritia Flexuosa) por activación química con ácido fosfórico a las razones de impregnación de 0,5; 0,75; 1,0; 1,5 gH3PO4/gprecursor y a la temperatura de activación de 600°C. La caracterización de los materiales adsorbentes se realizó mediante las técnicas instrumentales: FTIR, TGA, SEM, EDX, DRX y sorción de N2. Para conocer la química superficial de los carbones activados se obtuvo el valor del punto de carga cero y se realizó la titulación Boehm para la determinación de la acidez superficial. Los carbones activados son estructuras amorfas que por DRX presentan dos planos grafíticos (d100 y d002). Estos materiales presentaron áreas superficiales mayores a 600 m2.g-1, con alta microporosidad en su conformación. La porosidad del material fue también observada en las micrografías SEM. Se identificaron grupos oxigenados y fosforados en su composición por espectroscopía infrarroja (FTIR), siendo confirmados por titulación Boehm. Por otra parte, el armazón metal orgánico MOF-235 fue sintetizado por el método solvotérmico empleando como metal de aporte al hierro y como ligando orgánico al ácido tereftálico. En la caracterización del MOF por difracción de rayos X se identificó que presenta una estructura cristalina con fórmula estructural [Fe3O(C8H6O4)3(DMF)3][FeCl4]·(H2O). Además por esta técnica, se pudo identificar la celda unitaria del MOF, siendo de estructura hexagonal. Los MOF también fueron observados en las micrografías SEM donde los cristales mostraron una estructura hexagonal vista como romboides en las imágenes. Los grupos funcionales obtenidos del FTIR, así como el análisis TGA y el difractograma de rayos X evidenciaron la pureza del MOF-235 obtenido. Para la preparación de los composites se consideraron dos métodos de preparación, el primero por rotaevaporación y el segundo por síntesis directa del MOF sobre la superficie del CA. Las pruebas de caracterización permitieron determinar la relación de CA:MOF óptima para la preparación del composite, identificando al método de síntesis directa como el que produjo un composite con una distribución más homogénea de MOF sobre el carbón, sin obstrucción de poros. El composite preparado por este último método presenta las características fisicoquímicas y propiedades de ambos materiales, juntos permiten potenciar la capacidad de adsorción del material resultante. Considerando como variable el grado de impregnación, se obtuvieron los siguientes composites: CA-0,5-MOF; CA-0,75-MOF; CA-1,0-MOF y CA-1,5-MOF. La capacidad de adsorción de los composites fue mayor que la de los carbones activados y MOF. Para una concentración de 2000 ppm de DMA, el orden considerando la capacidad de adsorción de los composites fue el siguiente: CA-1,5-MOF > CA-1,0-MOF > CA-0,75-MOF > CA-0,5-MOF. Los modelos cinéticos que presentaron una mejor correlación con los resultados experimentales de CA, MOF y CA-MOF fueron los de pseudo segundo orden y Elovich indicando que la adsorción de DMA se realiza en sitios heterogéneos principalmente quimisorbidos en la superficie del adsorbente. Los resultados experimentales de las isotermas de adsorción para los carbones activados se correlacionaron mejor con los modelos de Langmuir y Temkin indicando una adsorción sobre una superficie energéticamente homogénea. Por su parte, los resultados de la isoterma del MOF-235 se correlacionaron mejor con el modelo de Langmuir y fue confirmada por el modelo de Redlich-Peterson, indicado que la adsorción ocurre en los sitios activos con energía equivalente.
Tesis

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Chong, Ip Fernando Andrés. "Obtención de un Material Cerámico por Sinterizado de una Mezcla de TiB2/Al2o3-Ti." Tesis, Universidad de Chile, 2010. http://www.repositorio.uchile.cl/handle/2250/103687.

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Abstract:

En este trabajo se estudió la factibilidad de obtener un material cerámico sinterizado a partir de una mezcla de polvos de diboruro de titanio con alúmina y polvos de titanio elemental (TiB2/Al2O3-Ti) y se caracterizó el material resultante. Los polvos de TiB2/Al2O3 fueron obtenidos por síntesis por combustión (SC) a partir de dos mezclas de polvos reactivos. La primera con aluminio (Al), óxido de titanio (TiO2) y óxido de boro (B2O3) y la segunda con Al, TiO2 y ácido bórico (H3BO3). Los polvos reactivos fueron mezclados durante 2 h, compactados en frío y posteriormente calentados en un horno con atmósfera de argón. El compuesto obtenido de la SC pasó por una etapa de molienda y se mezcló con titanio elemental. La mezcla se compactó a 554[MPa] y se calentó a 1100[°C] en diferentes atmósferas: argón, nitrógeno o aire. La caracterización de los materiales sinterizados comprendió: microscopía óptica y electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X (XRD), ensayo de desgaste abrasivo y medición de microdureza. El material sinterizado resultante presentó baja porosidad, buena resistencia al desgaste y una microdureza máxima de 680 HV0,1. El material presentó dos regiones, una externa de color ocre y otra interna color negro. Se concluye que se logró obtener un material cerámico sinterizado a partir de una mezcla de polvos de TiB2/Al2O3-Ti, de buena resistencia al desgaste, alta microdureza y baja porosidad.

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Camarano, Antonio. "Síntesis y caracterización de materiales compuestos basados en SiC e Ir." Doctoral thesis, Universidad de Alicante, 2018. http://hdl.handle.net/10045/85948.

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Abstract:

Los materiales compuestos de matriz cerámica basados en carburo de silicio (SiC) presentan excelentes propiedades mecánicas y gran estabilidad estructural a temperaturas superiores a los 1000°C. Por otro lado, el iridio presenta excelentes propiedades a bajas y altas temperaturas y tiene la ventaja de ser altamente resistente a la corrosión. El principal objetivo de esta Tesis Doctoral es sintetizar materiales compuestos basados en SiC e Ir mediante infiltración reactiva con el fin de lograr una sinergia entre las propiedades individuales de los materiales constituyentes. Para lograr una comprensión total del método de procesamiento por infiltración reactiva en estos materiales, la Tesis fue organizada en 7 capítulos. En el capítulo 1 se desarrolla el estado del arte de los materiales compuestos. En el capítulo 2 se explican los materiales y métodos empleados en el seguimiento de la reacción de infiltración, las técnicas de caracterización y los ensayos termomecánicos. En el capítulo 3 se realiza un estudio fundamental de la mojadura de aleaciones de Si-Ir con creciente concentración de Ir sobre sustratos de carbono y SiC. En el capítulo 4 se estudia la reacción del estado sólido y los fenómenos de interfase del Ir puro sobre sustratos de SiC. En el capítulo 5 se evalúa el efecto de la atmósfera de procesamiento en los materiales compuestos finales. En el capítulo 6 se sintetizan los materiales compuestos SiC/Si-IrSi3, donde se estudia el método de infiltración reactiva gracias a la técnica de gota yacente y se evalúan las propiedades finales del material producido. Finalmente, en el capítulo 7 se resumen las principales conclusiones generadas en la memoria. En general, este estudio es una contribución importante para el desarrollo de materiales avanzados que puedan ser utilizados en ambientes altamente oxidantes y/o que requieran alta resistencia a la corrosión (como, por ejemplo, aplicaciones electrónicas). En conclusión, en esta Tesis Doctoral, se ofrece un estudio sistemático y fundamental de la infiltración reactiva para la síntesis de materiales compuestos basados en SiC e Ir. Queda demostrado que los materiales compuestos SiC/Si-IrSi3 surgen como candidatos ideales para aplicaciones estructurales de alta temperatura debido a sus excelentes propiedades termomecánicas y su prometedora resistencia a la oxidación.

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Arias, Fernández Alejandro José. "Estudio de materiales compuestos de cuero recuperado aglomerados con resina polimérica." Bachelor's thesis, Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013. http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/5327.

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Abstract:

Actualmente la producción de calzados de cuero es una actividad económica que crece principalmente al ritmo de la población de las grandes ciudades. En distintas etapas de la producción del calzado se realiza el corte del cuero y como producto de este proceso se obtienen grandes cantidades de mermas no utilizadas en la confección del calzado; éstas representan un 4% del total del cuero utilizado, los cuales normalmente son desechados incrementando el volumen de los residuos sólidos y, con ello, los problemas medioambientales. Entre las soluciones a este problema se plantea el recuperado de los residuos de cuero con el propósito de agregar valor a la cadena de producción del calzado; así, por ejemplo, producir a partir de estos residuos un material capaz de ser utilizado como suela falsa de botas de seguridad industriales. El objetivo de este trabajo es el estudio de las propiedades de los materiales compuestos de cuero recuperado aglomerados con resina polimérica. Con este propósito, se ha desarrollado este trabajo según las siguientes etapas: en primer lugar, se estudian los fundamentos teóricos relacionados con los materiales compuestos y procesos existentes que involucren residuos de cuero; seguidamente, se estableció la metodología experimental a seguir para la fabricación del material compuesto de cuero y resina polimérica, verificando mediante ensayos el proceso más adecuado para la obtención de las diferentes mezclas a evaluar y, finalmente, se fabricaron las muestras según el diseño experimental que considera la variación de la composición de las mezclas y del tamaño de partículas de cuero y se realizaron los distintos ensayos para determinar el material compuesto que posea las mejores propiedades mecánicas y otras físicas. Finalmente, se ha determinado un proceso de fabricación para la obtención de materiales compuestos de cuero recuperado aglomerados con resina poliéster; identificando las variables involucradas en las etapas de este proceso: Preparación del cuero y la resina, mezcla de los constituyentes, curado y prensado a temperatura ambiente y curado en horno. Asimismo, se determinaron las propiedades mecánicas de los materiales compuestos resultantes y además la densidad y absorción de agua de los mismos.
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Leyva, Perez Antonio. "Compuestos de Paladio soportados en distintos materiales. Aplicación en Catálisis heterogénea." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de València, 2008. http://hdl.handle.net/10251/1839.

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Abstract:

Leyva Perez, A. (2005). Compuestos de Paladio soportados en distintos materiales. Aplicación en Catálisis heterogénea [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1839
Palancia

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Quispe, Dominguez Roger. "Estudio del sinterizado de materiales compuestos de polietileno reciclado y madera pino recuperada fabricados mediante moldeo rotacional." Master's thesis, Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017. http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/9531.

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Abstract:

En la actualidad, la creciente producción de plásticos, su rápido consumo y eliminación luego del primer uso, genera la acumulación de grandes volúmenes de residuos de plásticos y, en consecuencia, ocasiona serios problemas en términos medioambientales, económicos y sociales. Por otro lado, la industria maderera genera grandes volúmenes de residuos sólidos y los empresarios usualmente invierten parte de su capital para deshacerse de estas mermas de la producción. Por lo que reciclar el plástico, recuperar la madera y transformarlos en objetos con valor agregado siempre será provechoso. Asimismo, un reto constante de la Ingeniería de Materiales es la búsqueda de nuevos materiales, que sean económicos, fiables y de buenas propiedades específicas; lo que, al mismo tiempo, implica el desarrollo de nuevos procesos de fabricación, como es el caso del sinterizado sin presión de materiales poliméricos, mediante el moldeo rotacional, como una técnica de procesamiento ideal para la fabricación de objetos huecos de gran volumen, de buen acabado superficial, económico, versátil en cuanto al diseño y libres de tensiones internas, debido a que no se obliga a fluir el material para tomar la forma final del producto, como usualmente ocurre en otras técnicas de procesamiento. En esta perspectiva, el objetivo principal de este trabajo es el estudio del sinterizado de materiales compuestos de polietileno de alta densidad reciclado y madera pino recuperada, fabricados mediante moldeo rotacional. Con este objetivo, según la metodología de la investigación, inicialmente se identifican los variables más importantes involucradas en el proceso de sinterizado mediante moldeo rotacional de materiales compuestos de plástico y madera. Luego, con el objetivo de evaluar la influencia de dichas variables, el procedimiento experimental se divide convenientemente en 3 etapas de moldeo, organizadas según la jerarquía de la influencia de dicha variables en función del tiempo del proceso. En la primera etapa, se estudia la influencia del contenido en volumen de las partículas de madera en el sinterizado del material compuesto. En la segunda etapa se analiza la influencia de la temperatura. Finalmente, en la tercera etapa se evalúa el efecto del tamaño de las partículas sobre el sinterizado del material compuesto. Cada una de las etapas de moldeo suministra valores de entrada para las etapas posteriores, por ello es indispensable realizar cada etapa de moldeo en el orden establecido. El ensayo de control en todas las etapas es la resistencia a la tracción de muestras fabricadas según el diseño experimental, a partir de las cuales se obtienen probetas según las normas ASTM. A partir del estudio del sinterizado de materiales compuestos de polietileno de alta densidad reciclado y madera pino recuperada, fabricados mediante moldeo rotacional, se ha identificado que las variables que gobiernan el proceso y, por tanto, las propiedades de dichos materiales son: i) el tiempo de sinterizado; ii) la temperatura de sinterizado; iii) el contenido en volumen de las partículas de madera y iv) el tamaño de las partículas de madera. Asimismo, se ha demostrado que el nivel de sinterizado de los materiales compuestos, puede ser cuantificado de manera indirecta a través del análisis de las superficies internas de los objetos moldeados y con la ayuda de los resultados de los ensayos de tracción, densidad y absorción de agua. Las mejores propiedades se obtienen para el material compuesto con un contenido en volumen del 15% de madera pino recuperada y 85% de polietileno de alta densidad reciclado, bajo las siguientes condiciones que permiten alcanzar un nivel de sinterizado óptimo: 320°C de temperatura nominal del horno, 28 minutos de tiempo de permanencia en el horno y un tamaño de partícula entre 297 y 500 μm. Estas condiciones de procesamiento dan como resultado, una material con una superficie interna libre de poros y con las siguientes propiedades: 18 MPa de resistencia a la tracción; 1000 MPa de módulo elástico; 0,938 g/cm3 de densidad y 0,7% de absorción de agua.
Tesis

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Lucas, Lizano Kelly. "Elaboración y caracterización de un jarabe de polimetil metacrilato para la fabricación de materiales compuestos con trihidróxido de aluminio." Master's thesis, Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017. http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/9732.

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Abstract:

El objetivo principal del presente trabajo fue elaborar y caracterizar un jarabe polimérico de polimetilmetacrilato (PMMA), el cual se elaboró mediante una polimerización parcial en masa del metilmetacrilato (MMA) vía radicales libres. El jarabe obtenido fue usado para la elaboración de materiales compuestos poliméricos. La primera etapa consistió en la caracterización de un producto comercial, el cual fue un material compuesto de PMMA y ATH, conocido como Krion®, de la empresa Porcelanosa™. La segunda etapa fue el estudio de la polimerización parcial vía radicales libres del MMA para obtener el denominado “jarabe”. Para polimerizar parcialmente el metilmetacrilato, se estudió el control de la temperatura de polimerización de 75 a 85°C usando peróxido de benzoilo (PBO) al 0.1%. Posteriormente se estudió la influencia del etilenglicol dimercaptoacetato (EGDM), en cantidades 0,1, 0,2 y 0,3% en peso, en la reacción. Los resultados obtenidos muestran que la adición de una pequeña cantidad de iniciador y un adecuado control de la temperatura son necesarios para polimerizar y evitar el efecto Trommsdorff. A su vez, la autoaceleración es postergada también por efecto del agente de transferencia de cadena, el cual reduce significativamente la viscosidad del medio. Como resultado de este trabajo de investigación se determinó que los parámetros adecuados para la elaboración del jarabe, constituido por polimetilmetacrilato disuelto en metilmetacrilato, son: 0,1% en peso de PBO, 0,2% en peso de EGDM, 85°C de temperatura y aproximadamente 130 minutos de tiempo de polimerización, con una conversión de monómero entre 20 a 30% y 55000 g/mol de peso molecular del PMMA. La última etapa correspondió a un ejemplo de aplicación del jarabe para la elaboración de un material constituido por 40% de jarabe y 60% de ATH en peso, el cual fue caracterizado mediante ensayos de control tales: ensayo de flexión, dureza, resistencia al fuego y análisis termogravimétrico.
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Mendez, Zamora Diego Alexander. "Estudio de las propiedades mecánicas de materiales compuestos sinterizados fabricados mediante moldeo rotacional a partir de polietileno reciclado y madera capirona recuperada." Bachelor's thesis, Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017. http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/8800.

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Abstract:

La gran acumulación de desperdicios sólidos es un problema de carácter mundial y nacional. El número de botaderos y rellenos sanitarios es cada vez mayor y el volumen de los mismos aumenta considerablemente debido a la falta de proyectos para reciclar, reutilizar y recuperar estos residuos. Gran parte de estos son residuos plásticos que no han sido reutilizados y residuos de maderas provenientes de las mermas de diferentes procesos industriales. En respuesta a esta problemática, en la Pontificia Universidad Católica del Perú se viene desarrollando un proyecto de investigación que propone la reutilización de estos desperdicios en la fabricación de materiales compuestos de plástico y madera empleando procesos de sinterizado mediante moldeo con y sin presión. En esta perspectiva, se propone utilizar el moldeo por compresión y el moldeo rotacional como métodos de fabricación para la producción de piezas de geometría compleja. El objetivo de la presente tesis es estudiar las propiedades mecánicas de materiales compuestos sinterizados sin presión, fabricados mediante moldeo rotacional a partir de polietileno reciclado y madera capirona recuperada. La metodología experimental de la presente tesis consistió en lo siguiente: En primer lugar, se determinaron las propiedades de los constituyentes del material compuesto. En segundo lugar, se fabricaron muestras cilíndricas del material compuesto, a partir de diferentes proporciones de contenido en volumen de polietileno de alta densidad y madera capirona. En tercer lugar, se fabricaron las probetas que se utilizaron para los ensayos de tracción, flexión e impacto. Finalmente, se realizaron los ensayos de tracción, flexión e impacto, así como ensayos de caracterización del material compuesto tales como ensayo de densidad y absorción de agua. Todos estos procedimientos se realizaron según las normas ASTM correspondientes. Las mejores propiedades obtenidas se presentaron para 10% en volumen de partículas de madera capirona y 25 minutos de tiempo de permanencia en el horno: 19 MPa de resistencia a la tracción; 1147 MPa de módulo elástico en tracción; 21 MPa de resistencia a la flexión; 742 MPa de módulo elástico en flexión; 0,53 J/cm2 de resistencia al impacto; 0,4% de absorción de agua y 0,95 g/cm3 de densidad, en promedio.
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Garzón, Cristhian Andrés. "Desarrollo de materiales compuesto de polipropileno y nanoestructuras de carbono." Tesis, Universidad de Chile, 2014. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/130729.

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Abstract:

Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ciencia de los Materiales
La presente tesis doctoral se centra en el desarrollo de compuestos poliméricos de polipropileno (PP) con nanoestructuras de carbono, mediante mezclado en fundido. El interés principal radica en el desarrollo de materiales multifuncionales que presenten conductividad eléctrica, estabilidad térmica y elevadas propiedades mecánicas, para igualar o superar las propiedades de los nanocompuestos de PP con nanotubos de carbono (CNT), bajo las mismas condiciones de procesamiento, y de este modo poder obtener materiales económicamente más competitivos. Por tal razón, el objetivo de la tesis es analizar el efecto del tipo de estructura de carbono (CNT, grafito (G) y óxido de grafeno térmicamente reducido (TrGO)) sobre las propiedades eléctricas, térmicas y mecánicas de nanocompuestos de PP. Además, se estudia el efecto de un tratamiento térmico de recocido y de adicionar una segunda nanopartícula, sobre el desempeño de los nanocompuestos. Los resultados indican que la conductividad eléctrica depende fuertemente del tipo de relleno utilizado, lográndose obtener valores de conductividad eléctrica del orden de 10-3 S/m a concentraciones de sólo 2 y 4% en vol. de CNT o TrGO, respectivamente, mientras que en compuestos de PP con G, una conductividad similar se logra con concentraciones de 20% en vol. Del mismo modo, la estabilidad térmica de los nanocompuestos (a bajas concentraciones) es por lo menos 50 ºC superior que los microcompuestos con G. El módulo de Young de los compuestos bajo tracción se incrementó sustancialmente en relación al PP, para todas las partículas a base de carbono, mientras que la ductilidad disminuyó. Los resultados reológicos bajo condiciones de corte oscilatorio en estado fundido, mostraron que los materiales experimentan una transición de líquido a sólido en una concentración umbral que depende fuertemente del tipo de relleno usado, por ejemplo: 5% en vol. de CNT, 4% en vol. para TrGO, y 20% en vol. para G. Mediante un tratamiento térmico de recocido a los compuestos en estado fundido, la conductividad eléctrica se puede incrementar varios órdenes de magnitud, aunque depende del tipo de relleno y su concentración. Sin embargo, la estabilidad de los compuestos térmica no se ve afectada por el recocido. La conductividad eléctrica, estabilidad térmica y viscosidad de los compuestos de PP/TrGO puede incrementarse por la adición de CNT, obteniendo materiales híbridos con bajas concentraciones de CNT (que no superan el 1.5% en vol.), los cuales poseen propiedades superiores a las mezclas binarias, lo que se traduce en un ahorro económico significativo y facilidad en el procesamiento de este tipo de compuestos. Se estableció que las propiedades finales de un material nanocompuesto dependerán no sólo de la morfología del relleno, sino también del tamaño y el estado de dispersión dentro de la matriz.

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Caneo, Cartagena Eliseo Antonio. "Creep de compuestos de A16061/Nano A1203 fabricados por proceso de stir casting." Tesis, Universidad de Chile, 2017. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/145899.

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Abstract:

Ingeniero Civil Mecánico
El aluminio y sus aleaciones son materiales con una elevada demanda en los campos industrial, aeroespacial y automotriz, debido a su amplia variedad de propiedades mecánicas y sobre todo por su elevada proporción de resistencia-peso, y gran resistencia a la corrosión. Para mejorar aún más las propiedades de estos materiales, se han creado los materiales compuestos de matriz metálica, los cuales tienen excelentes propiedades mecánicas y por lo tanto motiva su investigación. El objetivo general de este trabajo es estudiar el efecto de la cantidad de refuerzo de 〖Al〗_2 O_(3 ) sobre el creep y módulo elástico, en una matriz de aluminio 6061. También, se busca medir los términos del exponente del esfuerzo (n) y la energía de activación (Q) de la ecuación fundamental del creep. Para llevar esto acabo, se tienen muestras del compuesto con distintos porcentajes de 〖Al〗_2 O_3 como refuerzo. Luego, se implementa la técnica de creep por impresión con el fin de aprovechar las ventajas de este en comparación al creep por compresión. Las ventajas radican principalmente en la optimización del uso del material y en la disminución de error en los resultados. Se realizan análisis de vibraciones mediante excitación por impulso. A continuación, se realizan tratamientos térmicos de endurecimiento por solución y envejecimiento, y en paralelo se hacen mediciones de dureza Vickers después de cada uno de estos tratamientos. Se realizan ensayos de creep a temperaturas entre los 220°C y 280°C a diferentes esfuerzos constantes, para obtener varias curvas características de estas y mejorar el análisis de las mismas. Los resultados muestran que el refuerzo de alúmina aumenta el módulo de elasticidad de estas, obteniéndose valores cercanos a los 63 [GPa]. No se comprueba una relación lineal directa entre la cantidad de refuerzo con la deformación en creep y módulo elástico. Se incorpora el término de umbral de tensión que ayuda a explicar los mecanismos de creep existentes en los MMC de forma análoga a las aleaciones sólidas. Finalmente en los ensayos de creep, las muestras se comportan como si fuesen aleaciones de solución sólida. No se encuentra un valor certero para n ni Q debido a errores en mediciones, pero se logra ver una leve tendencia del mecanismo de creep por deslizamiento viscoso de dislocaciones.

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Vidal, Domínguez Alejandro. "Proceso de conformado de pieles estructurales transparentes." Tesis, Universidad de Chile, 2014. http://www.repositorio.uchile.cl/handle/2250/130519.

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Abstract:

Memoria para optar al título de Diseñador Industrial
En esta memoria se presenta el proceso y desarrollo de una nueva tecnología para la fabricación y conformado con materiales compuestos, como los polímeros reforzados con fibra. El proceso propuesto, permite realizar estructuras reticuladas, o pieles estructurales transparentes, que se logran adaptar a figuras de variados grados de curvatura, que pueden servir para reforzar, complementar, decorar o formar objetos y artefactos. Esta nueva tecnología es un proceso de bobinado por filamento pero, mediante unas guías, permite realizar un bobinado preciso de manera manual, asistido por computadora que permite manejar las variables de costos, materiales y hasta evaluar la estructura, sin necesidad de instalaciones, ni maquinarias industriales. Este nuevo proceso se emplaza entre los demás procesos de conformado existentes con la diferencia en que enfoca su uso en espacios comunes de fabricación para la comunidad, como son el Fab Lab y los Hackerspace.

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Velásquez, Salinas Camila Francisca. "Cálculo numérico de los modos de vibración en un panel compuesto tipo panal de abeja mediante análisis isogeométrico." Tesis, Universidad de Chile, 2015. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/132879.

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Abstract:

Ingeniera Civil Mecánica
La constante búsqueda de la optimización de recursos en diversas áreas de la ingeniería a nivel mundial crea la necesidad del desarrollo de nuevos materiales y configuraciones estructurales. Es en este contexto, que nace la gama de estructuras compuestas, que corresponden a unidades constituidas por dos capas delgadas, envolviendo al centro de un material más liviano. Como resultado, se obtiene una estructura liviana pero con alta rigidez a la flexión, que tiene aplicaciones en diversas áreas de la ingeniería (aeroespacial, energética, transporte, entre otros). Por esto, resulta primordial contar con metodologías robustas para determinar y controlar la vida útil de los mismos. Este documento postula una herramienta para perfeccionar el trabajo realizado por un grupo de ingenieros del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile, en el desarrollo de un método de detección de delaminación en paneles compuestos tipo panal de abeja. En particular, se explora el uso análisis isogeométrico (IGA) con funciones de forma tipo NURBS (Non Uniform Rational B-Splines), las cuales poseen suavidad superior a las del método de elemento finito tradicional (FEM). Esta mayor suavidad debiera resultar en un mejor cálculo numérico de los modos de vibración del panel compuesto a estudiar. Dicho lo anterior, el objetivo general es calcular numéricamente los modos de vibración de una placa compuesta tipo panal de abeja, mediante IGA, con funciones de forma tipo NURBS. Para lograrlo, se plantean diversos objetivos específicos, entre los cuales se encuentra el entrenamiento en la utilización del método, cálculo de modos de vibración del panel compuesto y cálculo de correlación numérico experimental de modos obtenidos. Se considera una metodología iterativa, donde se seleccionan y varían los parámetros que definen el modelo (orden de las NURBS y tamaño de malla) en búsqueda del óptimo, que se define en base a precisión. Finalmente, se determina que el mejor modelo contiene NURBS de orden 12 en una malla de 50x30 elementos, con el cual se obtienen correlaciones casi perfectas en todos los modos a excepción del modo N°5, para el cual solo se alcanza un 93,9 % y no directamente sino que se requiere la aplicación de un procedimiento posterior de manipulación de datos. Además, se tiene un mayor requerimiento computacional, lo que pudiere mejorarse con algoritmos más eficientes de integración o la optimización del programa. Finalmente, pese a que no se constituye como un mejor método que FEM para análisis modal, IGA sí tiene un mejor desempeño en otro tipo de problemas (ej. pandeo de Euler).

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Martín, Fuentes E. (Enric). "Efecto de la microestructura en las propiedades de materiales compuestos base aluminio." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de Catalunya, 2007. http://hdl.handle.net/10803/124925.

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Abstract:

El aluminio y sus aleaciones son las matrices metálicas más utilizadas para la fabricación de materiales compuestos, debido a su baja densidad, capacidad de endurecimiento por precipitación, buena resistencia a la corrosión y elevadas conductividades térmica y eléctrica. Las propiedades de los materiales compuestos de matriz de aluminio reforzados con partículas cerámicas (AMCp) dependen de su microestructura, composición, proceso de conformación, tamaño y distribución de las partículas de refuerzo y grado de adhesión entre la matriz y las partículas. En este trabajo se revisan los antecedentes y el estado del arte de estos materiales, y se realiza un estudio con el fin de determinar la interdependencia entre microestructura, proceso de fabricación y propiedades. Se han obtenido componentes mediante distintos procesos metalúrgicos: un material de forja, producido con la aleación 2124, y otro de fundición, con la aleación 359, ambos reforzados con partículas de SiC. La caracterización microestructural de los distintos materiales estudiados permite determinar el efecto del proceso y del refuerzo en la porosidad y en la microestructura. El proceso de pulvimetalúrgia y forja proporciona un material con menos defectos y con una distribución más homogénea del refuerzo que el proceso de moldeo. La optimización de los tratamientos térmicos en los materiales con matriz 2124 permite determinar el efecto del refuerzo en la cinética de precipitación. Las propiedades mecánicas se determinan mediante ensayos de tracción y de dureza. Estos ensayos ponen de manifiesto que la adición de partículas de refuerzo a las aleaciones de aluminio incrementa la resistencia a la tracción y el módulo elástico, y disminuye la ductilidad. Este efecto se incrementa con una distribución homogénea del refuerzo. El comportamiento en servicio se evalúa mediante ensayos tribológicos, ensayos de fatiga y estudios de corrosión. Los resultados ponen de manifiesto que la incorporación de partículas de SiC a las aleaciones de aluminio mejora la resistencia al desgaste e incrementa el coeficiente de fricción de estos materiales. También se mejora la resistencia a la fatiga, observándose una mayor resistencia a la nucleación de grietas, pero una mayor velocidad de crecimiento de las mismas. La influencia del refuerzo en la corrosión se debe a la precipitación localizada de compuestos intermetálicos y a la generación de tensiones en las interfases matriz/refuerzo.
Aluminium and its alloys are the metallic matrixes most used in order to the manufacture of composites, due to its low density, capability of precipitation hardening, good corrosion resistance and high thermal and electrical conductivities. The properties of the aluminium matrix composites reinforced with ceramic particles (AMCp) depend on its microstructure; composition; manufacturing process; reinforcement particles size and distribution; and grade of adhesion between the matrix and particles. The background and the status of the art of these materials come under review in this work, and a study with the aim of determining the interdependence among microstructure, process of manufacture and properties comes true. The components by means of different metallurgic processes have been obtained: A forged material, manufactured with the alloy 2124, and another one of casting, with the alloy 359, both reinforced with SiC particles. Characterization microstructure allows micro structural of different studied materials determining the effect of the process of the reinforcement in the porosity and microstructure. The process of powder metallurgy and forging provides a material with fewer defects and with a more homogenous distribution of the reinforcement than the casting process. The optimization of heat treatments in materials with 2124 matrix allows determining the effect of the reinforcement in the kinetics of precipitation. The mechanical properties have been obtained by means of tensile and hardness tests. These essays reveal that the addition of reinforcement particles to the aluminium alloys increases the tensile strength and the elastic module, and decrease the ductility. This effect rises with a homogenous distribution of the reinforcement. The in service behaviour is evaluated by means of tribological test; fatigue test and corrosion studies. The results bring forth how the incorporation of particles of SiC of aluminium improvement to the alloys wears resistance and it increases the friction coefficient of these materials. The fatigue properties show a greater resistance to the cracks nucleation, but a bigger rate of growth of the same. The influence of the reinforcement in corrosion is due to the precipitation localized of intermetallic compounds and the stresses generation in interphases between matrix and reinforcement.

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Maspoch, M. Ll (Maria Lluïsa). "Estudio de la fractura de materiales compuestos por una matriz de plástico." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de Catalunya, 1992. http://hdl.handle.net/10803/5893.

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Abstract:

Se estudia el comportamiento a fractura de materiales, compuestos por una matriz de plástico en la que se ha dispersado una segunda fase en forma de partículas elastoméricas. Como matriz se han utilizado dos materiales diferentes: una resina de poliéster insaturada y poliestireno. Se estudia la morfología de los materiales compuestos preparados, se determinan los parámetros de fractura y otras propiedades mecánicas, se realiza el estudio fractográfico y finalmente se analizan los resultados e identifican los mecanismos de refuerzo que han actuado en cada caso.

Se demuestra que la modificación con partículas elastoméricas tanto del poliéster insaturado como del poliestireno produce una mejora de la tenacidad a la fractura.

El mecanismo de refuerzo de la tenacidad para el caso de matriz termoestable es el de "crack pinning-bowing" y para el caso de matriz termoplástica es el de múltiple "crazing".

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Maimí, Vert Pere. "Modelización constitutiva y computacional del daño y la fractura de materiales compuestos." Doctoral thesis, Universitat de Girona, 2007. http://hdl.handle.net/10803/7766.

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Abstract:

En el trabajo se definen modelos constitutivos que permiten reproducir el proceso de fallo de estructuras de materiales compuestos en distintas escalas bajo cargas estáticas.
Se define un modelo constitutivo para determinar la respuesta de estructuras de materiales compuestos mediante la teoría de laminados. El modelo es validado mediante un programa de ensayos experimentales con probetas con un agujero central geométricamente similares. Se muestra la capacidad del modelo de detectar el efecto tamaño.
Se define un modelo constitutivo para materiales transversalmente isótropos bajo estados tridimensionales de tensión. El modelo se valida analizando numéricamente el proceso de agrietamiento de la matriz.
Finalmente se desarrolla un modelo analítico para determinar el agrietamiento de la matriz y la delaminación entre las capas.
In this contribution a set of constitutive models are defined to reproduce the damage processes that takes place in laminated composites until failure at different scales under static loads.
A damage model is defined to determine the structural response of composite structures by means of laminated theory. The validation of this model is done by comparing the numerical results with an experimental program on open hole test specimens. The ability of the model to reproduce the size effect in laminated composite is demostrated.
A damage model for a transversely isotropic material under tridimentional stress states is defined. It is numerically validated analysing the process of matrix cracking in multidirectional composites.
Finally an analytical model is defined that describes the onset and evolution of matrix cracking and delamination .

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Martínez, Moll Víctor. "Comportamiento mecánico de las juntas tipo T-bolt en materiales compuestos gruesos." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de Catalunya, 2003. http://hdl.handle.net/10803/6409.

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Abstract:

En aquest treball s'ha realitzat una anàlisi de la junta T-bolt aplicada a la unió de laminats gruixuts amb elements metàl·lics. Més concretament, l'estudi es centra en el tipus de juntes T-bolt emprades en la unió entre les pales i la boixa de grans aerogeneradors, que constitueix una de les principals aplicacions d'aquest tipus de junta.

En primer lloc, s'ha realitzat una anàlisi simplificada dels factors que influeixen al comportament de la junta, a partir del qual es justifica la necessitat de realitzar un estudi en profunditat dels estats d'esforços presents al laminat a la proximitats de la junta, i d'estudiar la seva resistència enfront dels diversos modes de trencament possibles.

El següent punt desenvolupat és l'anàlisi d'esforços al laminat, per la qual cosa s'ha emprat un model tridimensional d'elements finits de la junta. Primerament, s'han analitzat els esforços per una geometria típica sota tres situacions de càrrega diferents, i s'ha determinat l'evolució de l'àrea de contacte entre el buló i el laminat. A continuació s'ha realitzat una comparació entre la distribució d'esforços de la T-bolt i la que presenten les juntes amb encavalcament. Finalment, s'ha analitzat la influencia de la curvatura del laminat en els resultats.

Per a la determinació de la resistència del laminat a la zona de la junta, un dels obstacles principals consisteix en que, als dissenys normals de la T-bolt, el pern trenca molt abans que s'assoleixi la càrrega de trencament del laminat en algun dels seus modes possibles. Per aquest motiu s'ha hagut de dissenyar un utillatge especial que permetés introduir les càrregues necessàries. S'han realitzat assaigs per dos materials diferents, forçant per cada un d'ells el trencament en tensió neta i compressió local.

Finalment, s'ha demostrat que és possible realitzar una predicció força acurada de la càrrega de trencament del laminat de la T-bolt, emprant com a dades de partida, per una banda, les càrregues de trencament a tensió neta i compressió local del laminat i, per l'altra, les distribucions d'esforços de la junta que es vol analitzar i de la proveta emprada per estimar els paràmetres anteriors.

S'observa que el marge de seguretat per al trencament del laminat a les juntes T-bolt emprades actualment a la indústria eòlica és molt elevat (entre 3.5 i 5), el que indica que hi ha un cert marge per a la optimització de l'espessor del laminat, sempre que es consideri admissible l'aparició d'esquerdes a la matriu.
En el presente trabajo, se ha realizado un análisis de la junta T-bolt aplicada a la unión de laminados gruesos con elementos metálicos. Más concretamente, el estudio se centra en el tipo de juntas T-bolt utilizadas en la unión entre las palas y el buje de aerogeneradores de gran tamaño, que constituyen una de las principales aplicaciones de este tipo de juntas.

En primer lugar, se ha realizado un análisis paramétrico simplificado de los diferentes factores que influyen en el comportamiento de la junta, a partir del cual se justifica la necesidad de realizar un estudio en profundidad de los estados de esfuerzos presentes en el laminado en las proximidades de la junta, y de estudiar su resistencia frente a los distintos modos de fallo posibles.

El siguiente punto desarrollado es el análisis de esfuerzos en el laminado, para lo cual se ha utilizado un modelo tridimensional de elementos finitos de la junta. En primer lugar se han analizado los esfuerzos para una geometría típica bajo tres situaciones de carga distintas, y se ha determinado la evolución del área de contacto entre el bulón y el laminado. A continuación se ha realizado una comparación entre la distribución de esfuerzos de la T-bolt y la que presentan las juntas a solape. Finalmente, se ha analizado la influencia de la curvatura del laminado en los resultados.

Para la determinación de la resistencia del laminado en la zona de la junta, uno de los obstáculos principales consiste en que, en los diseños típicos de la T-bolt, el vástago rompe mucho antes de que se alcance la carga de rotura del laminado en alguno de sus distintos modos. Por este motivo, se ha tenido que diseñar un utillaje especial que permitiera la introducción de las cargas necesarias. Se han realizado ensayos para dos materiales distintos, forzando, para cada uno de ellos, el fallo en tensión neta y compresión local.

Finalmente, se ha demostrado que es posible predecir, con una buena aproximación, la carga de rotura del laminado de la T-bolt, utilizando como datos de partida las cargas de rotura del laminado en tensión neta y compresión local, y las distribuciones de esfuerzos de la junta a analizar y de la probeta utilizada para estimar los parámetros anteriores.

Se observa que los márgenes de seguridad respecto al fallo del laminado en las juntas T-bolt utilizadas actualmente en la industria eólica es muy elevado (entre 3.5 y 5), lo que indica que existe un cierto margen para la optimización del espesor del laminado, siempre que se considere admisible la aparición de grietas en la matriz.
An analysis of the T-bolt joint, applied to the joining of thick laminates with metallic parts, has been carried out. The study is particularly focused on the kind of T-bolt joints used in the blade root - hub attachments of large wind turbines, which is one of the major applications of these joints.

First, a simplified analysis of the factors affecting the joint behavior has been performed. From this simple analysis, it has been shown the necessity of in-depth studies of both the stress states of the laminate in the vicinity of the joint, and the strength of the laminate for its different failure modes.

The next point that has been developed is the stress analysis of the laminate, which has been performed by means of a three-dimensional finite element model of the joint. First of all, the stresses and strains of a typical joint geometry under three different load situations have been calculated, and the evolution of the contact area between the nut and the laminate has been estimated. Next, a comparison between the stress states of the T-bolt joint and those of a double-lap joint has been carried out. Finally, the influence of the laminate curvature on the stress distributions has been evaluated.

One of the main obstacles to the determination of the strength of the laminate in the joint zone is that, in the usual T-bolt designs, the stud fails far before the laminate has reached any of its ultimate loads. Therefore, special fixtures have been designed that are able to transfer the necessary loads to the joint. Tests have been performed using specimens made of two different laminates which have been designed to fail either in the net tension or the bearing mode.

Finally, it has been shown that it is possible to accurately predict the laminate failure load using as input data, on one hand, the net tension and bearing strengths of the laminate, and, on the other, the stress distributions of both the T-bolt and the test specimen used in the estimation of the laminate strengths.

It has been also shown that the safety factors against the laminate failure in a typical T-bolt design used nowadays in the wind turbine industry is quite high (between 3.5 and 5), which shows that there is still some margin for the optimization of the laminate thickness, providing that the presence of some matrix cracks is allowed.

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Farias, Piñeira Tania. "Materiales Compuestos Zeolita-Surfactante-Fármaco con Uso Potencial en la Industria Farmacéutica." Thesis, Montpellier 2, 2010. http://www.theses.fr/2010MON20204/document.

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Abstract:

Ce travail étudie les matériaux composites zéolithes surfactifs, principes actifs pour des applications pharmaceutiques. D'abord sont identifiées les principales propriétés physiques, chimiques et biologiques des matériaux, requises pour des applications en tant que supports médicamenteux ciblant certaines formes de cancer. Par la suite sont décrits les différentes étapes de formulation des supports médicamenteux à base des zéolithes naturelles, les caractéristiques des matériaux intermédiaires ainsi obtenus, ainsi que les mécanismes des phénomènes interfaciaux à l'origine de l'action de ces matériaux. La dernière partie est consacrée à l'étude d'un relargage contrôlé des principes actifs de l'interface jusque dans un milieu aqueux modèle
This work studies the composite zeolites surfactants, active principles for pharmaceutical applications. First identified the main physical, chemical and biological materials, required for applications as drug carriers targeting some cancers. Subsequently described the various stages of formulation of drug carriers based on natural zeolites, the characteristics of intermediate materials obtained, and the mechanisms of interfacial phenomena at the origin of the action of these materials. The last part is devoted to the study of controlled release of active ingredients of the interface into a model aqueous medium

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Velasco, Perero José Ignacio. "Fractura de compuestos polipropileno-talco." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de Catalunya, 1996. http://hdl.handle.net/10803/6061.

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Abstract:

La investigación realizada en esta tesis se ha centrado en la caracterización de la fractura de materiales compuestos por una matriz de polipropileno homopolímero isotáctico y diferentes fracciones de partículas laminares de talco. Estos materiales se emplean en la actualidad para la fabricación de piezas por inyección, especialmente en el sector de automoción. Por extrusión de doble tornillo se prepararon dos series de materiales conteniendo diferentes fracciones de talco disperso, el cual fue previamente tratado con agentes de acoplamiento de tipo silano organofuncional para inducir adhesión en la interfase. Se preparó una serie equivalente con talco sin tratar con fines comparativos. Las probetas para los ensayos se obtuvieron mediante moldeo por inyección. Además de caracterizar térmica y mecánicamente dichos materiales, se ha estudiado la influencia del porcentaje de partículas, del grado de adhesión en la interfase, y de la velocidad de solicitación, sobre los valores de la tenacidad y energía de fractura, y se han identificado los micromecanismos responsables de su deformación y fractura. Los resultados obtenidos se discuten asimismo sobre la base de las características morfológicas y microestructurales observadas.
The investigation was focused on the characterization of the fracture of plastic materials made up of isotactic polypropylene (homopolymer) containing different fractions of lamellar talc particles. Because of their rigidity and low cost, these materials are used at the present time for the manufacture of injection-molding parts, especially for the automobile sector. Different fractions of talc were dispersed into the polypropylene matrix by using a co-rotating twin-screw extruder. Two series of composites were prepared with different fractions of both untreated and silane-treated talc. The surface treatment of the talc with organofunctional silane was previously performed in order to promote better interfacial adhesion in the composite. Standard (ASTM) test specimens were prepared by injection-molding. The composites were characterized thermally and mechanically. The influence of the talc percentage, the adhesion degree at the interface and the loading rate on the fracture toughness values was also studied. The micromechanisms responsible for the material deformation and crack propagation could also be identified. The obtained results are discussed on a basis of the morphological and microstructure characteristics.

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García, Huerto Jossymar Carlos. "Caracterización y evaluación de la bio-compatibilidad de compuestos superficiales nanoestructurados de titanio e hidroxiapatita." Bachelor's thesis, Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015. http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/8064.

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Abstract:

En las últimas décadas, el titanio y sus aleaciones se han convertido en una alternativa atractiva para el uso como materiales para implantes y prótesis (implantes dentales, prótesis de rodillas, clavos endomedulares, etc.) por poseer las propiedades de biocompatibilidad, ligereza y de exhibir una buena resistencia mecánica y excelente resistencia a la corrosión. Actualmente una de las áreas de investigación más activas en el campo de los biomateriales es la de tratamientos superficiales sobre titanio, con la finalidad de mejorar la adherencia entre el implante y el hueso. El objetivo del presente trabajo de investigación es la caracterización de la superficie y evaluación de la biocompatibilidad de compuestos nanoestructurados de titanio e hidroxiapatita. La incorporación del titanio con la hidroxiapatita se realizó mediante un proceso de fricción batido (FSP) sobre la superficie del titanio, con diversas concentraciones de hidroxiapatita. La caracterización de la superficie de las probetas se realizó mediante dos métodos: por microscopía electrónica de barrido y perfilometría óptica. La evaluación de biocompatibilidad se realizó mediante ensayos electroquímicos, para evaluar la pasivación del titanio, y ensayo in-vitro para la evaluación de formación de apatita sobre la superficie de las muestras de titanio; ambos ensayos se realizaron a temperatura corporal (37°C). Se complementaron los estudios mediante una evaluación con microscopía electrónica de barrido. Los resultados muestran que es posible fabricar compuestos superficiales de hidroxiapatita pura e hidroxiapatita dopada empleando el método de procesamiento por fricción batido (FSP). Como resultado de los ensayos electroquímicos se observó hidroxiapatita dopada con oxido de silicio presenta el mejor comportamiento ante la corrosión; de la misma manera los ensayos in-vitro evidenciaron una mayor formación de apatita sobre la superficie de las muestras hidroxiapatita dopada.
Tesis

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Bejarano, Narváez Julián. "Desarrollo de materiales compuestos de polimero biodegradable/vidrio bioactivo dopado con Cu y/o Zn para su uso potencial como biomaterial óseo." Tesis, Universidad de Chile, 2015. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/132039.

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Abstract:

Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 24/3/2020.
Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ciencia de los Materiales
El desarrollo de biomateriales para regenerar huesos es un gran desafío, debido a que los materiales de ingeniería convencionales no logran replicar exactamente todas las funciones biológicas del tejido natural. Además, los biomateriales usados presentan alto riesgo de generar infecciones debido a biopelículas bacterianas. En este sentido, esta tesis doctoral pretende desarrollar materiales compuestos porosos (scaffolds) de matriz polimérica biodegradable con micropartículas de vidrio bioactivo dopado con iones metálicos terapéuticos y antibacteriales, como una alternativa de gran potencial para reparar tejido óseo. Se sintetizaron por el proceso sol-gel, vidrios bioactivos ternarios (60SiO2-36CaO-4P2O5 %mol, 58S) y cuaternarios (60SiO2-25CaO-11Na2O-4P2O5 %mol, NaBG) dopados con 1, 5 y 10 %mol de CuO y/o ZnO. Los resultados mostraron que las propiedades de los vidrios dopados dependieron del tipo de ion metálico y su porcentaje de incorporación. En particular, los vidrios mostraron bioactividad por la formación de apatita, sin embargo la incorporación de Cu y Zn disminuyó la bioactividad, con el Zn inhibiendo en mayor magnitud. La liberación de iones dependió del tipo de vidrio bioactivo (58S o NaBG) y para el caso de los iones metálicos, la liberación de Cu+2 fue hasta 30 veces mayor a la de Zn+2. La citocompatibilidad de los vidrios a células óseas dependió de la liberación iónica de los vidrios, siendo los vidrios NaBG más citocompatibles que los 58S. A mayor incorporación de Cu y Zn disminuyó la citocompatibilidad de los vidrios. Sin embargo, los vidrios basados en el NaBG dopados con 1%mol de metal fueron bioactivos, citocompatibles y presentaron propiedades antibacteriales, por ello fueron usados como relleno en la fabricación de scaffolds de poli(D,L-láctico), PDLLA, por incorporación de 10 y 30% en peso de vidrio usando un proceso de liofilización con lixiviado de partículas de NaCl como porógeno. Los scaffolds preparados presentaron porosidad interconectada de 100-400 m, adecuada para el crecimiento óseo y vascular. Se logró un incremento hasta del 130% en el módulo de Young de los scaffolds con la incorporación de 10% de vidrio, sin embargo, la resistencia a la compresión no mejoró significativamente. La incorporación de vidrio bioactivo permitió la formación de apatita y moduló la degradación del scaffold de PDLLA, evaluada por absorción de agua, pérdida de peso y cambio de pH en el medio. En general, todos los scaffolds presentaron buena citocompatibilidad a células madres. Además, los scaffolds con Cu promovieron mejor la angiogénesis (actividad VEGF) y los scaffolds con Zn la osteogénesis (actividad ALP), mientras que el scaffold con Cu y Zn mostró un efecto sinérgico en ambas propiedades. Estos iones metálicos también le proporcionaron capacidad antibacterial al scaffold de PDLLA, frente a la bacteria S. aureus. En esta investigación se demostró que es posible, mediante la incorporación de iones metálicos, diseñar un biomaterial poroso multifuncional, con degradación adecuada, capacidad antibacterial, y potencial osteogénico y angiogénico para su uso en regeneración ósea, por ejemplo, en defectos craneofaciales.

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Munizaga, Román Juan Augusto. "Resistencia a la Fractura del Compuesto Pasta de Cemento Reforzado con Fibra de Celulosa Obtenida del Trigo." Tesis, Universidad de Chile, 2009. http://www.repositorio.uchile.cl/handle/2250/103382.

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Abstract:

Trabajos sobre las propiedades del cemento y otros materiales frágiles reforzados con distintos tipos de fibras, han sido y están siendo desarrollados en los últimos años en diversas partes del mundo, enfocados particularmente sobre el tipo de fibra usada, tipo de material, edad, contenido de fibra y sus efectos sobre las propiedades mecánicas de los materiales compuestos fabricados. El presente trabajo describe un estudio experimental sobre las propiedad mecánica de resistencia a la fractura de un material compuesto de cemento Portland y fibras de celulosa, de manera de ver cuál es el porcentaje óptimo de fibra celulosa que se le debe agregar a este material compuesto con el fin de obtener la mayor resistencia a la fractura. También se efectúa un análisis de los valores obtenidos aplicando la distribución de Weibull, estableciendo comparaciones entre pastas de cemento y el fibrocompuesto con distintos porcentajes de celulosa. Para corroborar que el modelo teórico que impusimos, representa a la población del conjunto de todas las muestras, se hizo uso de la distribución de chi-cuadrado. Esto consiste en comparar la distribución de frecuencia observada en la muestra con la distribución de frecuencia esperada basada en el modelo teórico encontrado. Lo que permite ver si el modelo teórico de Weibull se puede o no ajustar a nuestros datos. Se concluye que el refuerzo óptimo de la matriz de cemento corresponde a un porcentaje en peso de fibra de celulosa de 12% y además que el modelo teórico de Weibull usado en este trabajo se ajusta a los valores obtenidos experimentalmente en el ensayo de flexión.

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Cortés, Quezada Elizabeth Zaira. "Comportamiento mecánico de materiales compuestos de matriz termoplástica reforzada con partículas de cobre." Tesis, Universidad de Chile, 2014. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/131124.

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Abstract:

Ingeniera Civil Mecánica
Los materiales compuestos de matriz termoplástica reforzada con partículas de cobre son atractivos por la versatilidad dada por el polímero y el poder antimicrobiano dado por el cobre. Estos sistemas tienen potenciales aplicaciones en diferentes industrias, como la médica, de alimentos, tecnológica y aeronáutica, por nombras algunas. Al pensar en su utilización en un producto, es necesario el conocimiento de las propiedades mecánicas, campo de estudio en donde hay mucho que discutir y profundizar. El objetivo de este trabajo, es estudiar el comportamiento mecánico de materiales compuestos de matriz termoplástica reforzada con partículas de cobre. Se utilizaron tres tipos de matrices poliméricas de diferente morfología: HDPE y otras tipo LLDPE (identificadas como Engage 1 y 2); tres tipos de refuerzo de cobre de diferentes; y a cuatro porcentajes de carga volumétrica: 0,5, 1, 2 y 4% para cada matriz. Los materiales compuestos se fabricaron por medio de mezclado en fundido, y, a través de la realización de ensayos de tracción, se estudió el módulo de Young y la predictibilidad de modelos específicos para esta propiedad, el alargamiento a la rotura; y la resistencia a la tracción. De los resultados se obtuvo que el torque de mezclado disminuyó con el tiempo de ensayo para todos los materiales. Esto se atribuyó a la reducción de la fricción interna del material, debido al deslizamiento de las cadenas del polímero sobre la superficie de partículas de cobre, dado la nula interacción entre ambos. Respecto a las propiedades mecánicas, para todos los materiales, al aumentar la carga volumétrica se produjo un aumento del módulo de Young respecto a la matriz pura, resultado que no fue predicho por el modelo de Halpin Tsai, por ser insuficiente a la hora de integrar todos los fenómenos ocurridos durante la tracción. De los resultados SEM, se obtuvo diferencias en las macro morfologías de fractura según el tipo de matriz, atribuido a la diferencia de rigidez entre ellas. Además se observaron aglomerados de cobre distribuidos uniformemente en la matriz, lo que permitió la aplicación del modelo de agregación primaria (MAP) para el módulo de Young. Este modelo reprodujo los resultados experimentales mejor que el de Halpin Tsai, pero sin predecirlos completamente. Mientras que los materiales de HDPE y Engage 1 disminuyeron su alargamiento, al aumentar la carga volumétrica de cobre, para el Engage 2 esta propiedad se vio muy poco afectada. La tendencia general en todos los materiales fue al aumento de la resistencia a la tracción y a la baja en la tenacidad; sin embargo, para la matriz más elastomérica (Engage 2), se obtuvo un importante aumento de la tenacidad con la inclusión de cobre. Por medio de la realización de ensayos de termogravimetría, se determinó que la temperatura de degradación de los materiales supera los 300ºC, lo que confirma la no degradación de los materiales durante el mezclado a 190 ºC. Quedó en evidencia el efecto catalítico del cobre en las reacciones de degradación del material, disminuyendo la temperatura de degradación máxima de los mismos, al aumentar la carga volumétrica de cobre. La masa residual de estos ensayos aumenta con la carga de cobre, superando el porcentaje en peso de cobre agregado en la fabricación del material.

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Roca, Ramon Xavier. "Estudio de la aplicabilidad de materiales compuestos en la construcción de edificios industriales." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de Catalunya, 2005. http://hdl.handle.net/10803/6162.

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Abstract:

En general, los materiales compuestos (MC) poseen la gran ventaja de tener una muy baja densidad con unas muy buenas propiedades mecánicas, permitiendo el diseño de elementos constructivos muy ligeros y una construcción amena. En el sector de la construcción industrial, los MC ya se están usando en la actualidad pero mayoritariamente en elementos secundarios.

El objetivo principal de la Tesis Doctoral es el estudiar y demostrar la aplicabilidad de los materiales compuestos avanzados (matrices poliméricas reforzadas con fibras), como elementos constructivos en las edificaciones industriales. Se ha centrado su estudio en la aplicación de estos materiales al sistema constructivo estructural, al sistema constructivo fachadas y al sistema constructivo cubierta. La aplicabilidad se analiza desde los aspectos de viabilidad técnica, tiempo de ejecución, costes de ejecución, seguridad en la construcción, e impactos medioambientales producidos por la aplicación de los materiales compuestos avanzados en los sistemas constructivos indicados a lo largo del ciclo de vida de un edificio industrial (desde la fase de construcción hasta la desconstrucción y la posterior revalorización de los materiales usados). Todo ello comparado con soluciones constructivas consideradas "tradicionales" en el sector de la construcción industrial.

El esquema del trabajo desarrollado en la Tesis queda reflejado en los puntos siguientes:
1) Búsqueda de información general de materiales compuestos. Tipos de materiales y tipos de procesos de fabricación de los mismos. Aplicaciones de MC en la construcción.
2) Comparación entre los distintos materiales compuestos realizando estudios completamente teóricos. Comparación entre los MC y los materiales convencionales más habituales.
3) Estudio y elección del material compuesto y del proceso de fabricación más adecuado para la finalidad de la tesis doctoral a desarrollar. Se llega a la conclusión que el material compuesto concreto más adecuado, actualmente, para usarse en elementos estructurales de edificios industriales es el formado por una matriz de poliéster isoftálico reforzado con fibras de vidrio E. En cuanto a la tecnología de fabricación, la que mejor se adapta a las exigencias concretas de este material para la construcción industrial, es la pultrusión.
4) Ensayos en laboratorio de perfiles del material compuesto escogido. Caracterización del material a través de los resultados obtenidos en los ensayos realizados.
5) Modelización y simulación de perfiles con MC mediante software de elementos finitos.
6) Estudio de métodos de unión entre elementos constructivos de materiales compuestos y determinación de métodos de unión concretos para cada tipo de unión en un edificio industrial.
7) Análisis y determinación de las secciones mejoradas para perfiles estructurales del material compuesto seleccionado mediante software de elementos finitos. Se ha obtenido un perfil con una sección mejorada para los esfuerzos a soportar por parte de una estructura de un edificio industrial. A esta se le ha llamado Elemento Resistente Mejorado (ERM).
8) Determinación de las dimensiones de un edificio industrial tipo para las PYMES españolas, y sus cargas máximas a considerar. Desglose unitario de partidas constructivas para los sistemas constructivos estudiados.
9) Comparación de costes, tiempos, seguridad e impactos medioambientales en la aplicación de distintos materiales (MC y tradicionales) para los sistemas constructivos analizados.
10) Conclusiones de las comparaciones realizadas y sobre la aplicabilidad de los materiales compuestos avanzados en la construcción de edificios industriales.
11) Validación de resultados obtenidos.

La conclusión general extraída, en vistas de los resultados obtenidos, es que la aplicabilidad de los MC en la construcción industrial es posible, y que hoy día, ya es parcialmente ventajosa respecto a otras soluciones consideradas tradicionales.

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Morancho, Llena José María. "Estudio del curado de materiales compuestos por un sistema epoxi y partículas elastoméricas." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de Catalunya, 1997. http://hdl.handle.net/10803/5896.

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Abstract:

En este trabajo de investigación se ha estudiado la influencia de algunos copolimeros de butadieno y acrilonitrilo sobre el curado de una resina epoxi y sobre las propiedades térmicas y termomecánicas de los materiales compuestos resultantes. Mediante curados isotérmicos se ha investigado utilizando la calorimetria diferencial de barrido (dsc) la influencia que tiene la adición de estos copolímeros sobre el curado de la resina epoxi. A partir de las diferentes experiencias se ha hallado en función del tiempo la temperatura de transición vitrea (tg) y el grado de conversión. Estos resultados han permitido obtener el tiempo de vitrificación, el grado de conversión cuando el material vitrifica y la tgoo (la mayor tg que puede tener el sistema) para los diferentes sistemas estudiados.

Se ha analizado la cinetica del proceso de curado mediante diferentes metodos isotérmicos y dinámicos utilizando la tecnica DSC. Se han obtenido valores de energia de activación y de factor de frecuencia de los sistemas empleados. La relación experimental entre la tg y el grado de conversión se ha ajustado mediante la ecuación de dibenedetto.

Utilizando el análisis termomecánico (tma) ha podido observarse el fenómeno de la gelificación y se ha determinado mediante la técnica dsc el grado de conversión cuando el material gelifica. Con estos datos y con los cineticos obtenidos anteriormente se han podido construir los diagramas ttt (tiempo-temperatura-transformación).

Se ha estudiado el fenómeno del envejecimiento físico en muestras parcialmente curadas de resina epoxi pura y de esta misma resina con diferentes proporciones de ctbn31.

Se ha investigado la solubilización del plastificante contenido en el endurecedor por parte de los elastómeros y la solubilidad existente entre la base epoxi y los copolímeros. Mediante el análisis térmico-dinámico-mecánico (dmta) se ha observado la separacion de fases existentes en los diferentes sistemas estudiado.

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Estevan, García Luis. "Estudio experimental del comportamiento a compresión de elementos pétreos confinados con materiales compuestos." Doctoral thesis, Universidad de Alicante, 2009. http://hdl.handle.net/10045/83431.

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Abstract:

La técnica del confinamiento es un recurso muy eficaz para mejorar la capacidad portante de los elementos comprimidos. En el caso particular de los soportes de piedra, los refuerzos se han venido realizando tradicionalmente con elementos metálicos; sin embargo, la reciente introducción de los materiales compuestos en la industria de la construcción ofrece un gran potencial y supone una alternativa muy interesante. El confinamiento con materiales compuestos ha sido ampliamente investigado durante los últimos años, si bien la inmensa mayoría de los estudios publicados se han centrado en el refuerzo de elementos de hormigón, mientras que las referencias acerca del zunchado de piezas de piedra o mampostería son muy escasas por el momento. Esta tesis se plantea, por consiguiente, a fin de poder ampliar en la medida de lo posible el estado del conocimiento en esta materia. En la investigación que se propone, de carácter básicamente experimental, se emplea como material base la Piedra de San Julián, una calcarenita con la que se encuentran construidos la mayoría de los edificios históricos de la ciudad de Alicante. En una primera fase del trabajo se estudian las propiedades del material pétreo intacto y sometido a condiciones adversas: exposición a temperaturas elevadas (mediante horno eléctrico o tratamiento con fuego real) o saturación con agua, a fin de evaluar la pérdida de capacidad mecánica de la roca en estas circunstancias. En una segunda fase se procede al refuerzo de las muestras de piedra con encamisados de distinta naturaleza, tanto polímeros reforzados con fibras (FRP) como morteros de base cementosa reforzados con mallas (FRCM), analizándose la respuesta de las piezas confinadas en función del tipo de material empleado y el tratamiento sufrido por la roca. La investigación concluye con un estudio en el que se comparan los resultados obtenidos experimentalmente con los modelos de confinamiento propuestos por las principales guías de diseño, a fin de valorar el nivel de precisión de dichos modelos para cada una de las situaciones contempladas en este trabajo.

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Estevan, Luis. "Estudio experimental del comportamiento a compresión de elementos pétreos confinados con materiales compuestos." Doctoral thesis, Universidad de Alicante, 2018. http://hdl.handle.net/10045/83431.

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Abstract:

La técnica del confinamiento es un recurso muy eficaz para mejorar la capacidad portante de los elementos comprimidos. En el caso particular de los soportes de piedra, los refuerzos se han venido realizando tradicionalmente con elementos metálicos; sin embargo, la reciente introducción de los materiales compuestos en la industria de la construcción ofrece un gran potencial y supone una alternativa muy interesante. El confinamiento con materiales compuestos ha sido ampliamente investigado durante los últimos años, si bien la inmensa mayoría de los estudios publicados se han centrado en el refuerzo de elementos de hormigón, mientras que las referencias acerca del zunchado de piezas de piedra o mampostería son muy escasas por el momento. Esta tesis se plantea, por consiguiente, a fin de poder ampliar en la medida de lo posible el estado del conocimiento en esta materia. En la investigación que se propone, de carácter básicamente experimental, se emplea como material base la Piedra de San Julián, una calcarenita con la que se encuentran construidos la mayoría de los edificios históricos de la ciudad de Alicante. En una primera fase del trabajo se estudian las propiedades del material pétreo intacto y sometido a condiciones adversas: exposición a temperaturas elevadas (mediante horno eléctrico o tratamiento con fuego real) o saturación con agua, a fin de evaluar la pérdida de capacidad mecánica de la roca en estas circunstancias. En una segunda fase se procede al refuerzo de las muestras de piedra con encamisados de distinta naturaleza, tanto polímeros reforzados con fibras (FRP) como morteros de base cementosa reforzados con mallas (FRCM), analizándose la respuesta de las piezas confinadas en función del tipo de material empleado y el tratamiento sufrido por la roca. La investigación concluye con un estudio en el que se comparan los resultados obtenidos experimentalmente con los modelos de confinamiento propuestos por las principales guías de diseño, a fin de valorar el nivel de precisión de dichos modelos para cada una de las situaciones contempladas en este trabajo.

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Palomino, Reyna Luis Enrique. "Fabricación y caracterización de materiales compuestos de polimetil metacrilato con cargas de trihidóxido de aluminio y minerales no metálicos de origen nacional." Master's thesis, Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017. http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/9893.

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Abstract:

El uso de los materiales compuestos, entre ellos los conocidos comercialmente como materiales de superficies solidas (en inglés: solid surface materials) se ha intensificado en diversas áreas de la industria, debido a sus cualidades estéticas, sus propiedades mecánicas y moldeabilidad que hacen posible fabricar piezas con geometría complicada y buena apariencia. Estos materiales se presentan como una alternativa versátil frente a los materiales naturales tales como granito, mármol, cuarzo, entre otros. Sin embargo la obtención de cada producto y por tanto sus características son diferentes, dado que las superficies solidas provienen de un proceso industrial y las piedras naturales son el resultado de la creación de la naturaleza. Es así que intentando obtener un producto innovador con características propias de las superficies sólidas y resaltando la belleza de la textura, color y propiedades mecánicas de las piedras naturales, se planteó la fabricación de un material compuesto de superficie sólida, al cual se le incorpore como relleno cargas minerales no metálicas oriundas del Perú. En esta perspectiva, el objetivo del presente trabajo es fabricar y caracterizar materiales compuestos, de matriz polimérica reforzado con partículas, a partir de un jarabe parcialmente polimerizado de polimetil metacrilato, trihidróxido de aluminio y cargas minerales no metálicas de origen nacional. El procedimiento experimental propuesto para la fabricación de estos materiales consta de cuatro etapas. Inicialmente se caracterizó el producto comercial Krion® como referencia para evaluar las principales propiedades mecánicas, químicas y térmicas de los materiales fabricados, así mismo se seleccionaron las cargas minerales no metálicas de origen nacional en función a su fácil acceso para su obtención, su abundancia en distintas canteras de la región peruana, su bajo costo a nivel local y su apariencia estética, para luego caracterizarlas. En la segunda etapa se elaboró el jarabe parcialmente polimerizado de polimetil metacrilato (PMMA) disuelto en su monómero (MMA). En una tercera etapa, se fabricaron materiales compuestos, variando los siguientes parámetros: iniciador, entrecruzador y proporción en peso de trihidróxido de aluminio (ATH). En la última etapa, habiéndose definido las mejores condiciones de trabajo para la fabricación del material compuesto de mejores propiedades obtenido en la etapa anterior, se adicionaron a éste las cargas minerales no metálicas de origen nacional; los que finalmente se caracterizaron mediante ensayos normalizados de dureza, resistencia a la flexión, al desgaste y al fuego; adicionalmente se realizaron pruebas cualitativas para evaluar su apariencia estética. Se demostró que es posible fabricar materiales compuestos constituidos por una matriz de polimetil metacrilato (PMMA) y partículas de trihidróxido de aluminio (ATH) como refuerzo. El material compuesto de mejores propiedades se ha fabricado a partir de una mezcla de 40% de jarabe (PMMA/MMA), elaborado y caracterizado en una investigación previa, y 60% de trihidróxido de aluminio en peso; utilizando adicionalmente 0,1% de peróxido de benzoilo como iniciador, 2% de etilenglicol dimetacrilato como entrecruzador y mediante una polimerización final a una temperatura de 60°C durante 7 horas. Este material compuesto presenta una buena resistencia al fuego, una dureza promedio de 86 HRM, un módulo de flexión de 6953 MPa, una resistencia a la flexión de 41 MPa y una pérdida de peso de 0,16 % por cada 25 revoluciones como medida indirecta de la resistencia al desgaste. Asimismo, se estudió el efecto que tiene el tipo de cargas minerales nacionales sobre las propiedades de los materiales compuestos de matriz de PMMA reforzado con cargas de ATH. El material fabricado con 2,5% en peso de partículas de cuarzo, cuya granulometría es muy similar a la del ATH, presenta las mejores propiedades mecánicas y visuales en comparación a los materiales fabricados con partículas de marmolina y mica.
Tesis

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Carreño, Henríquez Pablo Abdiel. "Efecto de solventes en la conductividad eléctrica de materiales compuestos basados en polímeros con nanoestructuras de carbono." Tesis, Universidad de Chile, 2018. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/170221.

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Abstract:

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Químico
La producción, uso de solventes orgánicos y la contaminación asociado a estos han ido creciendo durante los últimos años debido al crecimiento de las industrias que hacen uso de estas sustancias. Los solventes orgánicos son responsables de una gran cantidad de efectos adversos para la salud de las personas, por lo que es necesario controlar la contaminación proveniente del uso de estas sustancias. Por este motivo, se emplea el uso de sensores capaces de captar solventes orgánicos y entregar información. Entre los materiales que se utilizan para este fin, están los compósitos poliméricos conductores (CPC), que varían su resistencia eléctrica ante la presencia de solventes orgánicos. En este trabajo, se compara el efecto de la cristalinidad entre matrices de PEBDL y ENGAGE®, se confeccionan CPC en base a ENGAGE® y nanotubos de carbono con distintos contenidos de relleno y se preparan nanocompósitos poliméricos de ENGAGE® con TrGO y MWCNT con el objetivo de estudiar el efecto del grado de cristalinidad, el tipo de nanoestructuras de carbono y la concentración de estos sobre los mecanismos de difusión de solventes orgánicos en nanocompósitos poliméricos que puedan ser utilizados potencialmente como sensores resistivos. En cuanto al efecto de la cristalinidad en la difusión de solventes comparando el ENGAGE® con polietileno de baja densidad lineal (PEBDL), se observa que, a mayor porcentaje de cristalinidad, menos es la difusión de un solvente en la matriz polimérica. Respecto al alcance que tiene el contenido de nanotubos de carbono en la difusión de solventes, se logra apreciar que la concentración de nanotubos afecta la difusión de un solvente en un nanocompósito y que la presencia de nanotubos de carbono repercute en la sensibilidad de un polímero ante la presencia de un solvente orgánico determinado. Al analizar cómo afecta el tipo de relleno utilizado en un nanocompósito en la difusión de solventes orgánicos, se observa que la afinidad entre el relleno y el solvente tiene efectos en el comportamiento difusivo del solvente. A menor afinidad relleno/solvente, mayor será la difusión. Estudiando la respuesta eléctrica de un CPC ante la presencia de solventes orgánicos, se observa que, a menor contenido de relleno, mayor es la sensibilidad del nanocompósito ante la presencia de solventes orgánicos. Por último, se confecciona un modelo matemático que busca replicar el comportamiento experimental respecto a la variación de la resistencia eléctrica del nanocompósito expuesto a solventes orgánicos. Se obtuvo que, entre más próximo se esté del umbral de percolación, el modelo más se ajustaba a los datos experimentales. Como conclusiones generales, es posible comprender los fenómenos que afectan las propiedades eléctricas de un CPC al ser expuesto a un solvente orgánico a través del estudio del comportamiento difusivo de este último, ya sea a través del coeficiente de difusión como a través de los parámetros cinéticos que caracterizan el movimiento de un solvente a través de un nanocompósito. Por último, los nanocompósitos de ENGAGE®/MWCNT presentan las características necesarias para poder ser utilizado como sensor de solventes orgánicos.

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Ross, Ortiz Carolina Paz. "Elaboración de un compósito bioactivo y biocompatible a base de biovidrio 45S5 y óxido de grafeno." Tesis, Universidad de Chile, 2018. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/159293.

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Abstract:

Ingeniera Civil Química. Ingeniera Civil en Biotecnología
El continuo y creciente envejecimiento de la población conlleva a una mayor incidencia de enfermedades degenerativas óseas. Para su reparación se necesitan implantes que en un futuro no darán abasto para cubrir estas necesidades. Así, se hacen necesarias nuevas alternativas de reemplazo de injerto como los biomateriales. Entre ellos, el biovidrio 45S5 (BV) ha mostrado excelentes propiedades de biocompatibilidad y biodegradabilidad, mientras que el óxido de grafeno (GO) de proliferación y diferenciación celular. Es así que, se propone elaborar un compósito a base de biovidiro 45S5, evaluando la adición de óxido de grafeno para la bioactividad, capacidad antimicrobiana y viabilidad celular. Se espera obtener un mejor desempeño para el compósito de BV/GO 0.5% dado sus propiedades reportadas en bibliografía. La metodología parte con la elaboración del biovidrio (sol-gel) y la de GO (Marcanos-Terrones), fabricando polvos a razones de 20:0, 20:0.5 y 20:2 para BV:GO respectivamente. Se caracterizó el material con XRD y SEM/EDS, se analizó la bioactividad mediante la formación de una capa de hidroxiapatita (HCA) para los días 1, 7 y 14 en SBF, se evalúo la actividad antimicrobiana sobre gram-positiva y negativa midiendo la cantidad de unidades formadoras de colonia, y la viabilidad celular sobre células madre mesenquimales de pulpa dental humana. En cuanto a la bioactividad, no se pudieron observar los resultados para GO al 2% por la disolución completa de la muestra, mientras que el BV/GO 5% mostró casi el doble de formación de HCA en comparación con BV puro. La actividad antimicrobiana tuvo mejor desempeño para el biovidrio solo en ambas bacterias (~500 UFC), luego los compósitos con GO (~104 UFC), y finalmente el GO solo (No Contable). En viabilidad celular BV/GO 0.5% exhibió un desempeño de 66% de células activas metabólicamente para el séptimo día, mientras que 64% para BV y 61% para BV/GO 2%. Se concluye que el candidato con más potencial para aplicaciones biomédicas es el BV/GO al 0.5%, pues presenta el mejor desempeño en la bioactividad y viabilidad celular, quedando en duda su verdadero potencial para la actividad antimicrobiana por las condiciones del protocolo.

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Cubillas, Arias Mario Luis. "Estudio del sinterizado de polímeros reforzados con fibras naturales." Bachelor's thesis, Pontificia Universidad Católica del Perú, 2007. http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/1040.

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Abstract:

El tema central de la tesis es el estudio del sinterizado (coalescencia, densificación y consolidación) del polietileno de alta densidad en polvo en presencia de refuerzos de fibras naturales. Los procesos de fabricación relacionados con el sinterizado son el moldeo rotacional y el moldeo por compresión. El objetivo de la tesis es mostrar los mecanismos que rigen el sinterizado de partículas de polietileno en estado puro y cuando es reforzado con fibras de sisal hasta obtener resultados que se constituyan en herramientas teóricas y experimentales para optimizar los procesos de fabricación mencionados. Para efectos del presente estudio se diseñó y fabricó un horno de sinterizado, con un controlador de temperatura, para simular las condiciones de los procesos de fabricación, obteniendo por medio de un microscopio estereoscópico y una cámara digital imágenes secuenciales del sinterizado, registrando datos cuantitativos para caracterizar el proceso. Inicialmente se estudió el comportamiento del polietileno de alta densidad sin refuerzo para después proceder al estudio de las partículas de polietileno en presencia de las fibras naturales. Como resultado se muestran y describen los mecanismos del sinterizado para ambos casos. Se hizo una comparación de los resultados experimentales con los modelos teóricos obteniéndose aproximaciones aceptables. Ante la presencia de fibras naturales se concluyó que los modelos teóricos no son aplicables, pues las fibras inducen la separación entre las partículas dificultando la coalescencia de las mismas. En este contexto se presentan resultados de los mecanismos de formación, desarrollo, eliminación y la determinación del ciclo de vida de las porosidades internas del material, que permiten registrar referencias sobre tiempos de fabricación que garanticen la mínima presencia de vacíos interiores en el producto y como consecuencia materiales con mejores propiedades mecánicas. Para cuantificar la adhesión entre la fibra y la matriz se usó la técnica del ensayo de fragmentación de una fibra que permitió estimar el valor del esfuerzo de corte entre los componentes del compuesto. Se determinó que en el caso de fibras tratadas previamente con ácido esteárico se obtuvo aproximadamente un 25% de incremento en la resistencia de corte interfacial en comparación con las fibras sin tratamiento.
Tesis

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Martel, Jachura Jenny. "Estudio de la conformación de un material compuesto en base a fibra de mimbre, salix viminalis, y resina epoxi." Tesis, Universidad de Chile, 2014. http://www.repositorio.uchile.cl/handle/2250/130154.

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Abstract:

Memoria para optar al título de Diseñador Industrial
Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento
La presente investigación se enmarca en la exploración y experimentación de materiales compuestos desarrollados en base a residuos orgánicos, con el fin de realizar un material en base a fibra de huira de mimbre, Salix Viminalis, y resina epoxi, utilizando tecnología de baja complejidad. Para ello, se evaluó el proceso de composición y conformación de un material compuesto en base a los componentes ya nombrados, que permitieron establecer un método procedimental para la conformación del material y una ficha técnica de sus características principales. En base a lo anterior, se investigan posibles aplicaciones del material compuesto, que permitan integrarlo a modo de componente constructivo en un producto de la artesanía del mimbre, con el fin de otorgar al residuo una vida útil dentro de la misma área de acción donde es generado. El resultado se materializa a través del diseño de luminaria, en conjunto con un artesano de la localidad de Chimbarongo, obteniendo un producto colaborativo entre artesanía y diseño, que integra ambos formatos de mimbre, el tejido y el conformado.

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Molina, Mora Josefa. "Desarrollo de un material compuesto basado en carozo de durazno y polipropileno para aplicaciones constructivas." Tesis, Universidad de Chile, 2016. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/143144.

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Abstract:

Memoria para optar al título de Diseñadora Industrial
Este proyecto tiene como objetivo general desarrollar un material compuesto de bajo impacto ambiental basado en un residuo de la industria hortofrutícola chilena. Esta investigación se llevó a cabo en dos etapas, en la primera se identificó y caracterizó el carozo de durazno como residuo agroindustrial de la industria de procesamiento de conservas y en la segunda se seleccionó el polipropileno como aglomerante de bajo impacto ambiental. En la segunda fase se exploró la factibilidad de conformar un material compuesto con el residuo y aglomerante seleccionados. Posteriormente se caracterizó el material en cuanto a sus propiedades físico-mecánicas, de moldeabilidad y envejecimiento y se comparó con el compuesto de madera-plástico y con el polipropileno. El material resultante demostró tener buenas propiedades físicas, con un resultado de hinchamiento un 50% más bajo que la madera-plástico tradicional. En cuanto a las propiedades mecánicas, el módulo elástico en flexión del material diseñado es un 40% más bajo que el de la madera-plástico. Presenta buenas terminaciones mediante el mecanizado y con ciertas restricciones el moldeado con calor es una buena opción para trabajar el material.

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Fernández, Gallardo María Luz. "Estudio para la elaboración de un material compuesto por fibra de mimbre (salix viminalis) y acetato de polivinilo con propiedades auto-estructurantes." Tesis, Universidad de Chile, 2015. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/141190.

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Abstract:

Memoria para optar al título de Diseñador Industrial
El proyecto de título presentado a continuación, de acuerdo al protocolo de titulación del consejo del Departamento de Diseño de la Facultad de Arquitectura y Urbanismo, se enmarca como proyecto de tipo profesional. El siguiente proyecto consiste en el proceso de experimentación de un material compuesto, constituido por fibra de mimbre (Salix Viminalis) en formato de huira entramada, y un adhesivo de fijación Acetato de Polivinilo (PVA). Esto con el objetivo de generar piezas auto soportantes, es decir, que carezcan de una estructura interna o externa que les proporcione la morfología final. A través de diversas etapas de experimentación fue posible identificar y determinar los parámetros de relación entre estos dos componentes. Es así, como el trabajo se divide en tres partes fundamentales que responden a los objetivos del proyecto. En una primera etapa se diseñan las morfologías que se someterán al moldeo a través de la técnica de machihembrado. Posteriormente la segunda parte consiste en la definición de los parámetros a estudiar y las variables que las probetas finales presentarán, para finalizar en la etapa de aplicación y creación de probetas de estudio, que logren levantar y generar información relevante con respecto al uso del material. Es así como por medio de una metodología experimental de diseño se busca explorar la plasticidad natural del mimbre, al ser fijado a través de un adhesivo, constituyéndolo como un material compuesto, con la finalidad de generar nuevos conocimientos que sirvan para mejorar las técnicas productivas del material, las cuales permitirán ampliar la tipología morfológica actual de manera de contribuir una vía hacia la microindustrialización sostenible de éste. El aporte en este sentido se dirige a los atributos de valor que se localizan en el proceso de diseño que genera elementos de innovación y sobre la premisa de la pertinencia y el compromiso que el diseñador adquiere con su entorno, y con nuestros saberes tradicionales.
abril 2017

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Parodi, Miranda Daniella. "Desarrollo de un material compuesto biodegradable a partir de la utilización del residuo cáscara de nuez." Tesis, Universidad de Chile, 2016. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/143532.

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Abstract:

Memoria para optar al título de Diseñador Industrial
El presente tiene como objetivo diseñar un innovador material biodegradable que presenta como elemento principal la cáscara de nuez de Nogal, un residuo de la agroindustria Chilena. La cáscara está constituida de celulosa, hemicelulosa y lignina, se extrae en el proceso de pelado de la nuez, representa entre un 40% y 65% del peso del fruto. Dado su bajo costo, su naturaleza biodegradable y su disponibilidad durante todo el año, la cáscara de nuez es una potente materia prima con múltiples oportunidades para el diseño. A través de los años, la cáscara de nuez como desecho ha incrementado de gran manera su volumen en Chile, esto dado que el país se ha posicionado como uno de los mayores productores de nuez a nivel mundial (Sofofa, 2015). Sin embargo no se le ha dado la importancia adecuada como materia prima, hoy en día se utiliza principalmente para rellenar caminos, granallado o como combustible. Este trabajo se centra en una investigación experimental que consta de cuatro fases. En la primera la cáscara se tritura para conseguir granulometrías y se mezcla con diversos aglutinantes biodegradables en distintas proporciones. Luego de combinar estas variables se elaboran probetas de estudio. La segunda consiste en someter las muestras a ensayos mecánicos, térmicos, de comportamiento al fuego y de mecanizado con distintas herramientas con el fin de identificar las características y comportamiento del compuesto. En la tercera fase se exploran diversas morfologías con el material compuesto, evaluando sus posibilidades constructivas. Finalmente se analiza el ciclo de vida del proceso del material (de la puerta a la puerta); con el fin identificar su huella de carbono y ambiental, detectando posibles ineficiencias. Los resultados muestran que es un material liviano, con destacadas características de resistencia térmica, no tóxico, que se puede conformar a partir de moldes y herramientas comunes en la industria. Además de lo anterior requiere bajo nivel de tecnología y energía para ser procesado, presenta bajo costo, genera una mínima cantidad de desperdicios, y posee un ciclo de vida circular al ser biodegradable, por lo que se considera que presenta una gran oportunidad para el desarrollo de nuevos productos.
12-2019

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Vidal, David R. (David Rodríguez Vidal). "Recubrimientos de materiales compuestos CNF/cerámica y CNF/metal mediante proyección térmica por plasma atmosférico." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2017. http://hdl.handle.net/10803/404354.

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Abstract:

Una máxima que se plantea en la sociedad actual es la consecución de una mayor eficiencia en los procesos industriales, reduciendo factores como el peso, mejorando la respuesta con los ciclos de los materiales y sobretodo y, ante todo, dando el máximo de funcionalidad y fiabilidad a los sistemas. Cuando esta premisa se traslada a equipos que trabajan a altas temperaturas como turbinas o la conducción eléctrica en altos hornos, es necesario plantearse el estudio de nuevos materiales para conformar las zonas que sufren mayor estrés térmico. Clásicamente se han utilizado aleaciones metálicas de Al-Zr-Cr o de base Ni-Cr para estas zonas, pero como alternativas a estas se han empezado a investigar cerámicos como el Si3N4 y SiC reforzados con fibras. A pesar de las mejores propiedades que se pueden obtener con estos materiales, el máximo problema al que se enfrentan es la corrosión en caliente, la corrosión debida al vapor de agua a elevada temperatura que se encuentra en el interior de estos aparatos. Para solucionar este problema, la estrategia general consiste en aplicar un recubrimiento protector (barrera ambiental) frente a estas atmósferas altamente corrosivas, del mismo modo en que se aplican barreras térmicas para proteger de la oxidación de metales a alta temperatura. Estas barreras ambientales son estructuras multicapas, donde cada capa tiene que ser compatible químicamente con las anexas, presentar unos coeficientes de contracción y dilatación también compatibles tanto con las otras capas como con el sustrato y soportar ciclos térmicos sin degradación de ningún tipo. Por otro lado, en los componentes de los motores que sufren mayor estrés térmico, es necesario mejorar los materiales para proteger estas partes de la oxidación, siendo necesario un buen comportamiento a los ciclos como en el caso anterior, aparte de fluencia tanto a temperatura ambiente como a alta temperatura. Lograr cumplir todas estas propiedades no es baladí, sino que supone un reto para la ciencia de materiales y la ingeniería en general. La presente tesis plantea la generación de una barrera ambiental basada en mullita/nanofibras de carbono sobre sustratos de acero y la generación de recubrimientos Al12Si/nanofibras de carbono sobre sustratos de acero para aplicaciones como pantallas térmicas aplicables en automoción.
Maximum raised in today's society is to achieve greater efficiency in industrial processes, reducing factors such as weight, improving response to the cycles of materials and both giving maximum functionality and reliability to systems. When this premise is moved to equipments at high working temperatures such as turbines or electrical conduction in blast furnaces, it is necessary to consider the study of new materials to form areas suffering larger heat stress. Classically Al-Zr-Cr or Ni-Cr alloys are used for these areas, but SiN and fiber-reinforced SiC have been studied as alternatives. Even better properties can be obtained with these ceramic materials, the maximum problem is faced to hot corrosion, corrosion due to water vapor at high temperature which is within these devices. To solve this problem, the overall strategy is to apply a protective coating (environmental barrier) against these highly corrosive atmospheres, such as thermal barriers to protect the oxidation of metals at high temperature are applied. These environmental barriers are multilayer structures, each layer must be compatible chemically with the adjacent layers, presenting similar contraction and expansion coefficients, being compatible with the other layers and substrate and withstand thermal cycling without any degradation. Furthermore, engine components suffer high thermal stress, then it is necessary to improve the materials to protect these parts from oxidation, a good performance with cycles, apart from being necessary creep both at room temperature and high temperature. Achieve all these properties is not trivial, but it is a challenge for materials science and engineering in general. This thesis presents the option to generate mullite /carbon nanofibers environmental barriers on steel substrates and Al12Si/carbon nanofibers thermal barriers on steel substrates for applications such as automotive heat shields.

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Maz, Vargas Héndrick. "Estudio de la resistencia a la tracción y a la flexión de materiales compuestos de matriz polimérica fabricados mediante impresión 3D." Bachelor's thesis, Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018. http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/13148.

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Abstract:

La tecnología de manufactura aditiva, AM (additive manufacturing) se está usando con gran éxito en las diversas aplicaciones del modelado por deposición fundida, FDM (fused deposition modeling). Esta es la tecnología más usada en la fabricación 3D principalmente en el área de ingeniería mecánica que la incorpora a sus procesos de producción de prototipos rápidos para pruebas funcionales de bajo costo, componentes complejos, piezas, accesorios, fabricados a partir de modelos digitales. Debido a la necesidad de mejorar las propiedades mecánicas de la materia prima usado para la fabricación de componentes, existe la exigencia de buscar nuevos materiales que puedan ser usados con la tecnología de impresión 3D. Uno de los posibles métodos es la adición de refuerzos de nanotubos de carbono y fibras de carbono a materiales poliméricos como el ABS (acrilonitrilo butadieno styrene). Así, formar materiales compuestos de matriz polimérica que podrían ser utilizados directamente en aplicaciones reales como en la industria aeronáutica y automotriz. El presente trabajo tiene como objetivo la fabricación y caracterización de materiales compuestos de matriz polimérica usando impresión 3D para luego evaluar y comparar sus propiedades mecánicas. Para la fabricación se utilizó la tecnología de impresión FDM y los siguientes materiales: ABS puro, compuestos de ABS más nanotubos de carbono y ABS más fibra de carbono. La metodología seguida para el desarrollo del trabajo primero fue el diseño de las muestras, para ello se utilizó la norma ASTM D638 para las probetas de tracción y ASTM D790 para las probetas de flexión; luego se determinó los parámetros de fabricación variando alturas de capas de deposición a 0,4 mm y 0,2 mm; y cinco diferentes tipos de mallado interno variando las orientaciones de deposición de capas a 90°, 0°, 45°, 0°/90° y 45°/-45°. Luego se procedió a la determinación de las propiedades mecánicas mediante ensayos de tracción y flexión. Finalmente, se realizó una caracterización estructural a la superficie de fractura mediante microscopía electrónica de barrido, SEM (scanning electron microscope). Como resultado final de los ensayos de tracción y flexión se tiene que en general los especímenes fabricados con ABS tienen mayor resistencia que los compuestos de ABS más nanotubos de carbono y ABS más fibra de carbono. Siendo los especímenes fabricados con 0,2 mm de altura de capa más resistentes que los de 0,4 mm. Además, los especímenes fabricados con 0,2 mm de altura de capa tienen resistencia igual a la del filamento base utilizado para la fabricación. Este caso se cumple solo en el ABS y ABS más nanotubos de carbono. En el compuesto ABS más fibra de carbono se refleja una notable disminución de la resistencia. Aunque los resultados del módulo de elasticidad tienen una elevada variabilidad, en todos los casos los materiales compuestos tienen una mayor rigidez respeto al ABS; sin embargo, la rigidez del compuesto ABS más fibra de carbono disminuye a la mitad respecto a su filamento base. Finalmente, los resultados del SEM indican que en el compuesto ABS más fibra de carbono, estas micro partículas no se adhieren de manera correcta a la matriz polimérica creando cavidades entre matriz y aditivo, debilitando la acción del refuerzo al momento de la transferencia de esfuerzos. Resultado que se reflejó durante de los ensayos mecánicos
Tesis

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Fuentes, Villalobos Sandra Patricia. "Síntesis y determinación de propiedades electroquímicas anisotrópicas en compuestos de intercalación de sulfuro de molibdeno." Tesis, Universidad de Chile, 2001. http://www.repositorio.uchile.cl/handle/2250/106681.

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Juárez, Pérez Emilio José. "Metalodendrímeros y Materiales Nanoestructurados que Incorporan Clústeres de Boro." Doctoral thesis, Universitat Autònoma de Barcelona, 2009. http://hdl.handle.net/10803/3294.

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Abstract:

Este trabajo muestra nuevas estrategias en la síntesis de moléculas dendriméricas y materiales nanoestructurados que incorporan clústeres de borano.
El principal objetivo de este trabajo fue la preparación de metalodendrímeros polianiónicos ricos en boro que contuvieran derivados del cobaltabisdicarballuro en la periferia para posibles aplicaciones en biomedicina. Para este propósito se diseñaron unos nuevos carbono derivados del cobaltabisdicarballuro con funciones silano, [3]-[10], preparados a partir de las sales de litio de [3,3'-Co(1,2-C2B9H11)2]-, [1], y [8,8'-C6H4-3,3'- Co(1,2-C2B9H10)2]-, [2], con distintos clorosilanos. Un estudio teórico en DFT sobre las estructuras optimizadas de los distintos isómeros permitió conocer su estabilidad relativa y comparar con los resultados experimentales. La inesperada formación de un puente -mu-SiMe2- entre los ligandos dicarballuro por los Cc sugirió la ocurrencia de una reacción intramolecular entre el hidruro de Si-H y el protón del Cc-H, algunos aspectos teóricos de esta reacción fueron estudiados con métodos DFT y QTAIM.
De entre todos los C-derivados del cobaltabisdicarballuro sintetizados se escogió el anión [1,1'-mu-SiMeH-3,3'-Co(1,2-C2B9H10)2]-, [5], como agente hidrosililante para la preparación de diferentes metalodendrímeros. Entonces, distintas generaciones de metalodendrímeros polianiónicos conteniendo cobaltabisdicarballuro fueron preparadas por hidrosililación de los dobles enlaces de la periferia de dendrimeros de carbosilano y carbosiloxano. Obteniéndose los distintos metalodendrímeros con cuatro y ocho cobaltabisdicarballuros en la periferia. La espectroscopia de UV-Vis sirvió para corroborar la funcionalización completa de los dendrímeros. La solubilidad de estas especies es interesante desde el punto de vista de ciertas aplicaciones, i. e. medicina, BNCT. Por esta razón, la solubilidad en disoluciones ricas en agua de estos metalodendrímeros fue estudiada por medidas de absorbancia en UV-Vis. Siguiendo la misma estrategia de funcionalización mediante hidrosililación, unos dendrímeros de tipo más orgánico, poli(aril-éter), core fluorescente y funciones alilo en la periferia fueron funcionalizados. Se obtuvieron de esta manera metalodendrímeros con tres, seis y doce cobaltabisdicarballuros.
Otro tipo de metalodendrímeros polianiónicos ha sido preparado usando la reacción de apertura de anillo en el 8-dioxanato in [3,3'-Co(8-C4H8O2-1,2-C2B9H10)(1',2'-C2B9H11)] por el ataque nucleofílico a el oxígeno (oxonio) con la función alcoholato de la periferia del dendrímero.
Derivados carboranil siloxanos y octasilsesquioxanos han sido preparados siguiendo rutas de hidrólisis-condensación de carboranilclorosilanos y carboraniletoxisilanos.
También se ha trabajado en el anclaje de derivados fosforados del cobaltabisdicarballuro en la superficie de nanopartículas de TiO2. La funcionalización de la superficie resulta de la formación de enlaces Ti-O-P por condensación de las funciones P-OH con los grupos -OH de la superficie. Por otra lado, también se han funcionalizado la superficie de wafers de silicio oxidado usando la reacción de apertura de anillo de dioxano del compuesto 8-dioxanato [3,3'- Co(8-C4H8O2-1,2-C2B9H10)(1',2'-C2B9H11)] y también con grupos isocianato previamente anclados en la superficie. En definitiva, los derivados de cobaltabisdicarballuro han demostrado ser un grupo bastante versátil para funcionalizar periferias de dendrímeros y superficies dando lugar a un gran número de materiales con aplicaciones en potencia interesantes.
This work has open new strategies in the synthesis of large molecules, such as dendrimers and metallodendrimers, and other nanostructured materials, in the boron chemistry field.
The main aim of this work was the preparation of polyanionic boron-rich metallodendrimers containing cobaltabisdicarbollide derivaties at the periphery, with potential applications in biomedicine. For this purpose a set of novel Cc-mono- and Cc-disubstituted cobaltabisdicarbollide derivatives with silyl functions, [3]-[10], have been prepared by the reaction of lithium salts of [3,3'-Co(1,2-C2B9H11)2]-, [1], and [8,8'-C6H4-3,3'- Co(1,2-C2B9H10)2]-, [2], with different chlorosilanes. DFT theoretical studies at the B3LYP/6-311G(d,p) level of theory were applied to optimise the geometries of these compounds and
calculate their relative energies, showing a good concordance between theoretical and experimental results. The unexpected formation of a bridge -mu-SiMe2-between both dicarbollide clusters, through the Cc atoms, after the reaction of the monolithium salt of cobaltabisdicarbollide with HSiMe2Cl, suggested an intramolecular reaction, in which the acidic Cc-H proton reacts with the hydridic Si-H, with subsequent loss of H2. Some aspects of this reaction have been studied by using DFT and QTAIM calculations.
From all the previous compounds, the anion [1,1'-mu-SiMeH-3,3'-Co(1,2-C2B9H10)2]-, [5], was chosen as hydrosilylating agent for the preparation of different types of metallodendrimers. Thus, different generations of polyanionic metallacarborane-containing metallodendrimers were constructed via hydrosilylation of various generation of carbosilane and cyclic carbosiloxane dendrimers containing terminal vinyl functions with [5], to achieve the corresponding metallodendrimers with four and eight peripheral cobaltacarboranes. For metallodendrimers with high molecular weights, the UV-Vis spectroscopy was used for corroborating the full functionalization and consequently the unified character of dendrimers. The solubility of these dendrimers is very interesting from the point of view of potential applications, i.e. in medicine or BNCT. For that reason, some solubility studies have been carried out by using UV-Vis measurements in water/DMSO solutions of these metallodendrimers. Following the same strategy, poly(aryl-ether) type dendrimers with a fluorescente core and peripheral allyl functions have also been hydrosilylated using the anion [5], to obtain metallodendrimers with three, six and twelve cobaltacarborane moieties.
Other type of polyanionic poly-(alkyl aryl-ether) metallodendrimers have also been prepared by using the ring opening reaction of the 8-dioxanate in [3,3'-Co(8-C4H8O2-1,2-C2B9H10)(1',2'-C2B9H11)], by the nucleophilic attack to the oxygen with the alcoholate functions obtained by deprotonation of the alcohol groups (-OH) located at the starting dendrimers periphery.
Carborane-containing siloxane and octasilsesquioxane derivatives have been prepared following a hydrolitic approach by hydrolisis-polycondensation of carboranylchlorosilane
or carboranylethoxysilane.
In parallel, we have also worked on the anchoring of cobaltabisdicarbollide phosphorous derivatives on the surface of TiO2 nanoparticles and oxidized silicon wafers. The functionalization of the surface results from the formation of Ti-O-P bridges by condensation of P-OH groups with surface hydroxyl groups and coordination of the phosphoryl groups to surface Lewis acidic sites.
Besides, for anchoring cobaltabisdicarbollide derivatives on the surface of an oxidized silicon wafer, two different approaches were used, both based on the ring-opening reaction of the 8-dioxanate [3,3'- Co(8-C4H8O2-1,2-C2B9H10)(1',2'-C2B9H11)] with amines or isocyanate functions previously anchored to the surfaces. Thus, cobaltabisdicarbollide derivatives have demostrated to be suitable groups for functionalization of dendrimers and other nanostructures such as nanoparticles and wafers providing a large number of materials with interesting potential applications.

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Landa, Aviles Guillermo. "Estudio experimental sobre el refuerzo a cortante de estructuras de hormigón mediante materiales compuestos." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de Catalunya, 2002. http://hdl.handle.net/10803/6151.

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Abstract:

Este trabajo tiene como principal objetivo conocer el comportamiento de los materiales compuestos como elementos estructurales de reparación y refuerzo en estructuras de hormigón. Las investigaciones se centraron en la experimentación con dos tipos de materiales compuestos; polímeros reforzados con fibras de Carbono y polímeros reforzados con fibras de Aramida.

Los ensayos realizados se enfocaron específicamente en el estudio del comportamiento de los materiales compuestos como elementos de refuerzo bajo la acción de esfuerzos a cortante en elementos de hormigón.

Previa a la aplicación de los materiales compuestos fue necesaria la caracterización de éstos para posteriormente, determinar su comportamiento como elemento de refuerzo.

Se realizaron diversas series de ensayos en los que por una parte se aplicaron refuerzos con diferentes tipos de orientación de adherencia del material compuesto con respecto a la dirección de los esfuerzos a cortante generados en cada probeta. Por otra parte se prepararon las probetas con diferentes condiciones superficiales en la zona de cizallamiento de éstas.

Una vez terminada la fase experimental se efectuó un análisis gráfico comparativo del comportamiento de cada tipo de ensayo. Después se hizo un análisis para determinar las tensiones que se transmiten a los compuestos que actúan como material de refuerzo.

Las principales conclusiones estarán dirigidas a mostrar las cualidades y limitaciones de los materiales compuestos como refuerzo a cortante de elementos de hormigón, conociendo propiedades como la capacidad de carga, deformaciones, esfuerzos y tipo de fallo o colapso durante la acción de cargas.

Finalmente se proponen otras posibles líneas de investigación como continuación del presente estudio.
This work has as main objective to know the behavior of the composites materials as structural elements of repair and reinforcement in concrete structures. The investigations were centered in the experimentation with two types of composites materials; polymers reinforced with fibers of Carbon and polymers reinforced with fibers of Aramida.

The carried out tests were focused specifically in the study of the behavior of the composites materials as reinforcement elements under the action of shear strength in concrete elements.

Previous to the application of the composites materials it was necessary the characterization of these and later on to determine the tensions that were transmitted to these materials.

They were carried out diverse series of tests, where on one hand reinforcements were applied with different types of orientation of adherence of the composite material with regard to the address of the shear strength generated in each specimen. On the other hand they got ready the specimens with different superficial conditions in the area of shear of these.

Once finished the experimental phase a comparative graphic analysis of the behavior of each test type was made. Then an analysis was made to determine the tensions that are transmitted to the composites that act as reinforcement material.

The main conclusions will be directed to show the qualities and limitation of the composite materials as reinforcement, knowing properties like the load capacity, deformations, strength and failure type or collapse during the action of loads.

Finally they intend other possible investigation lines like continuation of the present study.

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Rodríguez, Guerrero Alejandro. "Fabricación de materiales compuestos grafito/aleaciones de aluminio mediante infiltración bajo presión de gas." Doctoral thesis, Universidad de Alicante, 2016. http://hdl.handle.net/10045/59453.

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Abstract:

Estudio del proceso de infiltración de grafito con aleaciones de aluminio. Fabricación de materiales compuestos de grafito/aleaciones de aluminio. Determinación de sus propiedades térmicas y mecánicas.

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Cabeza, Martínez José Francisco. "Preparación de materiales electroluminiscentes basados en compuestos adsorbidos en el interior de sólidos porosos." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de València, 2008. http://hdl.handle.net/10251/3541.

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Abstract:

La electroluminiscencia es el fenómeno por el cual ciertos materiales emiten luz visible cuando se someten a un potencial eléctrico. En este contexto, en la presente tesis doctoral se desarrollaron dispositivos electroluminiscentes tipo OLED basados en sistemas supramoleculares huésped/hospedador, donde el grupo luminóforo se encontraba incorporado en el interior de los microporos de zeolitas, estabilizando este grupo frente a procesos químicos y agentes ambientales que originan su degradación. Previamente, se prepararon una serie de películas de zeolitas, midiendo la conductividad eléctrica de cada una de ellas a diferentes voltajes de corriente directa. Tras esto, fue objeto de estudio la eficiencia electroluminiscente de los compuestos rutenio tris-bipiridilo y polifenilenvinileno encapsulados en el interior de zeolitas de poro grande tipo faujasita. Por otra parte, se ha llevado a cabo la incorporación de compuestos luminóforos en matrices rígidas inorgánicas (PMO) con el fin de aumentar su estabilidad y procesabilidad. Por último, se ha descrito la introducción covalente de grupos imidazolio en la estructura de un compuesto luminóforo. De esta manera, se favoreció el transporte de carga desde los electrodos externos hacia la capa activa, mejorando considerablemente la eficiencia de estas celdas electroluminiscentes. Los resultados obtenidos en la presente tesis doctoral describen una aplicación novedosa de los sistemas supramoleculares en la obtención de materiales electroluminiscentes, facilitando la preparación de nuevos y mejorados dispositivos OLEDs.
Cabeza Martínez, JF. (2008). Preparación de materiales electroluminiscentes basados en compuestos adsorbidos en el interior de sólidos porosos [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3541
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