modelacion matematica de fibras naturales

Dr Arturo Cueto-Hernandez, (2) Dr. Rodolfo Radillo, (2) Dr Carlos Anguis (2) y (2) Dra. Luz Garcia Serrano

(2)IPN

MODELACION MATEMATICA DE FIBRAS NATURALESUN PREAMBULO PARA SU APLICACIÓN TECNOLOGICA

POLIMERICOS CONDUCTORES DE CORRIENTE ELECTRICA NATURALES

POLIMERICOS

NO

CONDUCTORES DIFUSORES

OTROS

MEDICINAING CIVIL FISICA

COMPOSITOS MICRO

MESO NANO

NANOFIBRAS MICROFIBRAS

FILTROS EN BASE DE FIBRAS

NANOCONDUCTORES ELECTRONICOS

MATERIALES PARA LAS DIF. ENERGIA

TEXTILES

SINTESIS

ESTUDIO TEORICOmodelación

CARACTERIZACION

PRODUCCION

CAMBIOS ESTRUCTURALES

DIFERENTES PROPIEDADES

EN LA VIDA COTIDIANA

Farmacéutica

Soporte catalítico

Recubiertos con compuestos específicos

Residuos sólidos

LA INVESTIGACION

NECESIDADES INTERNACIONALES EN C & T VINCULADO A MATRIALES COMPOSITOS

Transición de sistemas de energía

S. XIXS. XIX

S. XXS. XX

Descarbonización H/C

Madera 1/3 1/10

Carbón 1/2

Petróleo 2/1

Hidrógeno

ALMACENAMIENTO DEL HIDROGENO *

materiales metal-orgánicos capaces de

Utilización de energías renovables: biogás

Biomasa

Biogás

Digestión anaerobia Gasificación

Emisión a la atmósfera

Aprovechamiento energético

Depuradora para la digestión de lodos. Sagunto

Desgasificación de vertederos

Biometanización de residuos- de ganadería intensiva- agroindustriales - residuos urbanos- lodos

RUTAS SINTETICAS MAS COMUNES

SÍNTESIS

CARACTERIZACIÓN MODIFICACIÓN

EVALUACIÓN y validación del modelo

Estudio global de materiales teórico y experimental • Nano,

micro y mesoporosos

• soportados

Composito de ZSM5 Cordierita isoestructural

HIDROTERMAL BAJA TEMPERATURA

MODIFICACIÓN .

ZSM5- Pt

mcm

MZCM Pt

Nuevos material con nanodispersión metálica

RELACION ENTRE LAS ESTRUCTURAS

SEMILLA

CH (CH ) NBr

CH

CH3

3

3

2 15

SISTEMA CTAB/AGUA

25% CTAB

SISTEMA CTAB/AGUA/TEOS

TERMOTROPÍA

+ a g u a

-a g u a

FORMACIÓN DE CRISTALES LÍQUIDOS

Só lido C.l. esméctico C.l. nemá tico C. l. Líquido

So lució n So lució nmicela r

C. l. cúbico C. l. hex a g o na lC. l. la mela r

CH (CH ) CH (CH ) N O S CH 2 2143 33

O

O

==

+ -

+

PolarNo polar

CH (CH ) CH 2 2103

CH (CH ) CH 2 2103

NCH

CH 3

3

+Br

- DDAB

No polar Polar

TENSOACTIVO

CTAT

40 50 60 70 80 90 10025

45

65

85

C (wt%)

V

L1

H1

H1L1+

L1

L

C

S

o

T (

C

)

surf

I

CH (CH ) N3 2 11

CH

CH3

3CH - CH=CH

2 2

Br+

-

Bromuro de dodecildimetilalilamonio

C= 87%

T = 25 °C

T = 75 °C

Cristales líquidos hexagonales

Bromuro de didodecildimetilamonio

C= 60%

C= 80%

Cristales líquidos lamelares

C=70%T = 30 °C

T = 40 °C

T = 50 °C

Bromuro de cetildimetiletilmetacrilatoamonio

Sui; Rizkalla; Charpentier. J. Phys. Chem. B (2006).

Sui; Charpentier, Rizkalla, Jennings, Acta. Cryst. E. (2006).

Ti6O6(OPri)6(OAc)6,

hexaprismane shape

Hexamer Structure

Ti6O4(OBun)8( Ac)8,

rutilane shape

Mechanism of Sphere vs. Fiber Self-Assembly in scCO2

,

,

,,

,,

,, , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

&

&

&&&&

&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

0.1 1 10 100 10001

10

100

%g

Mód

ulo

(Pa)

G'

G"

25 wt% CTABT= 30 °C

, ,, , , , , , , , , , , , , , , , , ,

&&

& & & & & & & & & & & & & & & & & &

1 10 100 100010

100

1000

%g

Mód

ulo

(Pa)

G'

G"

25 wt% CTABT= 30 °C

TEOS/CTAB=0.303

, ,, , , , , , , , , , , , , , , , , ,

&&

& & & & & & & & & & & & & & & & & &

1 10 100 100010

100

1000

% g

Mód

ulo

(Pa)

G'

G"

25 wt% CTABT= 30 °CTEOS/CTAB=0.303

TIME = 2 MONTHS

STRAIN SWEEP CTAB/WATER/TEOS SYSTEMEFFECT OF THE TIME PREPARATION

'

'

' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ',

,

,, ,

,, , ,

, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

&

&

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&

&&

&&&

&&

&&&&&&&&&&&&&&&&

0.1 1 10 100 10001

10

100

1000

1

10

100

1000

w(rad/s)

Mód

ulo

(P

a)

G'G"

25 wt% CTABT= 30 °C

TEOS/CTAT= 0.455

h

(Pa.

s)'

'

' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ',

,

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&

&

&&&&&

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&&&

&&&

&&&&&&&&&&&

0.1 1 10 100 10000.01

0.1

1

10

100

1000

1

10

100

w(rad/s)

Mód

ulo

(P

a)

G'

G"

25 wt% CTABT= 30 °C

TEOS/CTAT= 0.303

h

(Pa.

s)

'

'

'

'

' ' ' ' ''

'' '

''

' '' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' '

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,,

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,,

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,,

,

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&

&

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0.1 1 10 100 10001

10

100

1000

10000

10

100

1000

10000

w(rad/s)

Mód

ulo

(P

a)

G'

G"

25 wt% CTABT= 30 °C

TEOS/CTAT= 1.0

h

(Pa.

s)

FREQUENCY SWEEP CTAB/WATER/TEOS SYSTEM

EFFECT OF TEOS/CTAB RELATION

7.8 7.6 7.4 7.2 7.0 ppm

30 wt% CTAT

TEOS/CTAT =0

NMR SPECTRA OF THE CTAT/WATER/TEOS SYSTEM

TEOS/CTAT =0.5

0.1 1 10 100 100010

100

1000

10

100

1000

MO

DU

LO

( P

a )

%

CTAT 10%T = 30 ºCG'

G"

, ,, , , , ,,

,

,, , , , , , , , , , , , , , , ,&

&

&

&&&&

&&

&&&&&&&&&&&&&&&&

&

0.1 1 10 100 10001

10

100

1

10

100

% g

Mód

ulo

(P

a)

G'

G"

10% CTATT= 30 °CTEOS/ CTAT =1.33

STRAIN SWEEP CTAT/WATER/TEOS SYSTEM:EFFECT OF TEOS/CTAT RELATION

0.1 1 10 1000.1

1

10

100

0.1

1

10

100

Mód

ulo

(P

a)

c=0.58 s-1

(s-1)

G'

G"

CTAT 3 wt%TEOS/CTAT= 0.0

R= 1.724 s

0.1 1 10 1001

10

100

1

10

100

Mód

ulo

(P

a)

c=1.37s-1

(s-1)

G'

G"

CTAT 3 wt%TEOS/CTAT= 0.5

R= 0.729 s

0.1 1 10 1001

10

100

1000

10000

1

10

100

1000

10000

Mód

ulo

(P

a)

c=3.07s-1

(s-1)

G'

G"

CTAT 30 wt%TEOS/CTAT= 0

R= 0.326 s

0.1 1 10 10010

100

1000

10000

10

100

1000

10000

Mód

ulo

(P

a)

c=24.2 s-1

(s-1)

G'

G"

CTAT 30 wt%TEOS/CTAT= 0.2

R= 0.041 s

FREQUENCY SWEEP CTAT/WATER/TEOS SYSTEM:EFFECT OF CTAT CONCENTRATION

AND TEOS/CTAT RELATION

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.20.001

0.01

0.1

1

10

nTEOS/nCTAT

R (s

)

wt% CTAT

3

15

30

DEPENDENCE OF t R WITH TEOS/CTAT RELATION

REFLEXIONES

¿MATEMATICAS APLICADAS =

OPTIMIZACION DE RECURSOS?

¿MATEMATICAS APLICADAS =

OPTIMIZACION DE RECURSOS?

PREGUNTA

Difusión del n-pentano en la cavidad de la zeolita

Difusión del metano en la cavidad de la zeolita. a) El metano lleva una velocidad inicial de 130, b) la velocidad es de 100, c) la velocidad es de 70 y d) la velocidad es de 63 (miliAngstroms/fs).

Energías para la difusión del metano cuando no pasaa través del anillo

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

0 100 200 300 400 500 600

Time(fs)

Rel

ativ

e E

ner

gy(

kcal

/mo

l)

vel6.3vel6vel5

vel4

Difusión de la molécula de isobuteno en un anillo de zeolita

Difusión del benceno en la cavidad de la zeolita

Difusión del etileno en la cavidad de la zeolita

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

0 100 200 300 400 500 600

Time (fs)

Rel

ativ

e E

ner

gy

(kca

l/mo

l)

benzene

methane

isobutene

n-pentane

ethylene

Representación de los valores de la energía para la interacción de los hidrocarburos con el anillo de la zeolita a una velocidad de 63 miliAngstroms/fs

Representación de los valores de la distribución de carga para la interacción del n-pentano con el anillo de la zeolita a una velocidad de 63 (miliAngstroms/fs)

-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0 100 200 300 400 500 600

Time(fs)

Mu

llike

n P

op

ula

tio

n C

har

ge(

e)

c54

c50

c51

H-beta Li-beta Na-beta Cs-betaAl-O4 1.76 1.83 1.82 1.76O3-Al 1.97 1.85 1.84 1.76O3-Ion 1.00 1.85 2.20 2.92O4-Ion 2.24 1.89 2.27 3.00

Bond distances around of acid siteH-beta Li-beta Na-beta Cs-beta

Al 0.8000 1.2700 1.2160 1.1570O3 -0.8264 -0.9500 -0.9790 -0.9190Ion 0.6700 0.6030 0.8020 0.8220O4 -0.6415 -0.9440 -0.9630 -0.9100H15 0.4600 -0.1680 -0.1660 0.2160

Mulliken atomic charge distribution

FIGURE 2

-6.22

-5.72

-5.22

-4.72

-4.22

-3.72

-3.22

-2.72

-2.22

0 10 20 30 40 50 60

Atomic Number

En

erg

y (H

OM

O-L

UM

O)

H

O

CNO

O

Et B OEt

CNH

+ + H2O

FIGURE 3

0

18

30

60

120

0

18

30

60

120

0

1830

60

120

0

18 30 60120

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140

Time (minutes)

Yiel

d (%

wei

ght)

Zβ-Cs

Zβ-Na

Zβ-Li

Zβ-H

H2O++OEt

H

BO

O

EtH

O

FIGURE 4

0

2

4

6

8

1 0

1 2

1 4

1 6

1 8

20

0 50 1 00 1 50 200 250 300 350 400

Time (minutes)

Yiel

d(%

wei

ght)

Zβ-Cs

Zβ-Na

Zβ-Li

Zβ-H

EtO OEt

O O

H2O++OEt

H

OEtO

BH

O

FIGURE 5

0

2

4

6

8

1 0

1 2

1 4

1 6

1 8

20

0 1 00 200 300 400 500

Time (minutes)

Yiel

d (%

wei

ght)

Zβ-Cs

Zβ-Na

Zβ-Li

Zβ-H

Analisis de la penca del agave salmiana

ESTADOS DONDE SE PRODUCE AGAVE

Analisis en el microscopio

Agave tequilana

Agave salmiana

RESULTADOS DE LAS DETERMINACIONES QUIMICAS (ANALISIS BROMATOLOGICO)

NOTA: Falto hacer la corrección de ceniza, porque el contenido de fibra cruda es mayor del 8% (I need more leaf)

Nombre Prueba

Filtro solo a peso

constante (g)

Muestra (g)

Filtro con muestra

(g)

Cantidad obtenida

(g)

Promedio %

Desviación Estandar

19.127 0.714 19.232 14.70637.419 0.936 37.553 14.31628.608 1.072 28.765 14.64677.160 3.106 77.491 10.65788.501 3.176 88.846 10.86340.262 2.034 40.908 31.76037.488 2.004 38.095 30.28925.596 1.001 25.967 37.06329.813 1.005 30.190 37.51225.686 1.009 26.084 39.44529.335 1.069 30.192 80.16829.515 1.070 30.333 76.44929.797 1.051 30.629 79.163

77.07076.36081.5601.4611.8261.716

Ceniza 14.56 0.21

Lignina 38.01 1.27

Extracto etereo

10.76 0.15

fibra cruda 31.02 1.04

Nitrogeno 1.67 0.19

Celulosa 78.59 1.92

Humedad 78.33 2.82

Higher concentration (0.14m/l)

Lower concentration (0.036m/l)

Ti-Zr Binary Nanostructure

Ti:Zr =9:1, 5000 psig, Temp =60C

MAQUINAS CIRCULARES

D

NG

MÁQUINA CIRCULAR DE UNA FONTURA

MAQUINAS CIRCULARES

D

NG

MÁQUINA CIRCULAR DE UNA FONTURA

MAQUINAS CIRCULARES

FONTURAS EN FORMA CIRCULAR EXISTEN DIFERENTES DIÁMETROS LA TELA QUE SE OBTIENE ES EN FORMA DE

TUBO LA CARA EXTERIOR DEL TUBO DEL TEJIDO ES

EL LADO DERECHO Y EL REVÉS EL LADO INTERIOR DEL TUBO

LA GALGA, ES EL NÚMERO DE AGUJAS EN UNA PULGADA INGLESA (2.54 CM)

D

NG

D

NG

MAQUINAS CIRCULARES

CLASIFICACIÓN

D

NG

CILINDRO

CILINDRO Y PLATO

GRAN DIÁMETRO

CILINDRO Y PLATO

CILINDROPEQUEÑO

DIÁMETRO

CILINDRO FIJO

CILINDRO GIRATORIO

Abs

FTIRnum de onda

h

TURBIDIMETRÍA ppmRMN

PLM

tiempo

dq

/dt

DSC

h

WAXS