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Ciencia y Tecnología de Ciencia y Tecnología de Ciencia y Tecnología de Ciencia y Tecnología de

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06 y 07 de Agosto de 2015

Bahía Blanca

Sala de Conferencias del Depto. de

Física – UNS

Consejo Coordinador PROMAT

Presidenta:

Dra. Gabriela F. Cabeza, depto. de física

Vicepresidenta:

Dra. María Rosa Prat, depto. de química

Secretario:

Dr. Marcelo Failla, depto. de ingeniería

integrantes:

Dr. Andrés Ciolino, depto. de ing. química

Dra. Gabriela Tonetto. depto. de ing. química

Dr. Walter Tuckart, depto. de ingeniería

Dra. Graciela Mas, depto. de geología

Dr. Pedro Maiza. depto. de geología

Dra. Estela Pronsato, depto. de física

Dr. Rubén Montani, depto. de química

Dra. Noelia Gonzalez Vidal, depto. de biología, bqca. y

farmacia

Dra. Verónica Ramirez Rigo, depto. de biología, bqca. y

farmacia

Cronograma de disertacionesCronograma de disertacionesCronograma de disertacionesCronograma de disertaciones

NOMBRENOMBRENOMBRENOMBRE FECHAFECHAFECHAFECHA HORAHORAHORAHORA

TITULO CHARLATITULO CHARLATITULO CHARLATITULO CHARLA

06/8 9:00

INICIO Y PRESENTACIÓN

URRESTARAZU Adrián 9:20 Estudio teórico-experimental de la interacción líquido-sólido en fisuras abiertas producidas por fatiga de contacto por rodadura

ARROYO GÓMEZ José 9:40 Sintesis por via electroquimica de materiales metálicos nanoestructurados

NICOLAS Paula 10:00 Síntesis y caracterización de partículas magnéticas para su aplicación en biotecnología

SAUGO Melisa 10:20 Electrosíntesis de polímeros conductores sobre materiales base titanio. Caracterización y aplicaciones de las películas formadas

COMIGNANI Vanina 10:40 Síntesis y caracterización de catalizadores nanoestructurados con bajo contenido de platino para la electro-oxidación de metanol y etanol en pilas de combustible

CONDELL Moisés 11:00 Estudio y optimización de la respuesta electroquímica de cátodos de celdas combustibles

REIMERS Walter 11:20 Estudio teórico de la adsorción y reacción de CO/CO2/H2 para la obtención de metanol utilizando catalizadores de Ga2O3, CeO2 y ZnO

D´ELIA Noelia 11:40 Materiales híbridos nanoestructurados en base a fosfatos de calcio: hacia la regeneración de tejido óseo

INTERVALO CALCAGNO Adriana 15:00 Diseño y evaluación de micropartículas

conteniendo meloxicam SENA MARANI Loreta 15:20 Síntesis y caracterización de hidrogeles en

base siloxano con potenciales aplicaciones biomédicas

MORGADE Cecilia 15:40 Estudio teórico de la titania en su rol como soporte activo en la oxidación de CO

QUEREJETA Ariana 16:00 Obtención por via electroquímica y caracterización de estructuras metálicas unidimensionales

CHANAMPA Liliana 16:20 Determinación de propiedades reológicas de matrices hidrofílicas polielectrolito-fármaco y su vinculación con la cinética de liberación de fármacos

ROBINA MERLINO Ariana 16:40 Materiales aptos para almacenamiento de hidrógeno.

MOLINARI Erica 17:00 Relación entre propiedades tribológicas y estructura de polietilenos

GONZÁLEZ Gabriel 17:20 Caracterización microestructural y termofluencia a altas temperaturas en aceros

07/8

INICIO Y PRESENTACIÓN

ROSSI FERNANDEZ Ana 9:00 Nuevos materiales utilizados para la detección de moléculas complejas en biosensores

CESCHAN Nazareth 9:20 Desarrollo de materiales particulados portadores de fármacos mediante secado por atomización

SARTUQUI Javier 9:40 Materiales-híbridos fibrilares en base a polímeros biodegradables

MALDONADO Abel 10:00 Efectos de tamaño en las propiedades físicas y químicas de nanopartículas metálicas

STARKLOFF Walter 10:20 Desarrollo y caracterización de nanosuspensiones de uso farmacéutico-veterinario mediante tecnología de homogeneización de alta presión

ROSAS Melany Denise 10:40 Desarrollo de materiales particulados portadores de fármacos mediante técnicas que involucran fluidos supercríticos

GONZALEZ M. Alejandra 11:00 Desarrollo, caracterización y optimización de nuevos sistemas farmacoterapéuticos de praziquantel obtenidos mediante homogeneización a alta presión

BENEDETTI Patricia 11:20 Influencia en el coeficiente de roce de parámetros de rugosidad en chapas de acero, correlación entre tribología y medio ambiente

SOSA LISARRAGUE Matias 11:40 Evolución microestructural de una aleación 45Ni-35Cr envejecida a altas temperaturas

ANTON Marcelo 12:00 Diseño de acumulador de litio con materiales vítreos

3as Jornadas de Ciencia y Tecnología de Materiales UNS - 2015

ESTUDIO TEÓRICO-EXPERIMENTAL DE LA INTERACCIÓN LÍQU IDO-SÓLIDO EN FISURAS ABIERTAS PRODUCIDAS POR FATIGA DE CONTAC TO POR

RODADURA

Adrian Matias Urrestarazu 1

1 Alumno de Doctorado

Lugar de trabajo: Planta Piloto de Ingeniería Química PLAPIQUI

e-mail: [email protected]

Director/Directores: Lidia Quinzani; Walter Tuckart Departamento cabecera: Departamento de Ingeniería

El objetivo del trabajo es estudiar la dinámica de la interacción entre un líquido y las superficies sólidas de una fisura producida por fatiga de contacto por rodadura durante un ciclo de apertura/cierre. El daño por fatiga de contacto que involucra la formación y desprendimiento de fragmentos de la superficie es una de las principales causas de degradación y falla en elementos sometidos a movimiento relativo de rodadura [1-7]. Este modo de daño es fenomenológicamente complejo, por las numerosas variables involucradas. El estudio abarca etapas teóricas, en las que se implementan y modifican modelos existentes del proceso de fisurado y etapas experimentales. Los modelos utilizados describirán el comportamiento del lubricante sobre la superficie durante el proceso de fisurado teniendo en cuenta la dependencia de las propiedades del fluido con las condiciones de presión y temperatura. Desde el punto de vista experimental se implementaron sistemas que permiten analizar la interacción líquido-fisura bajo diversos niveles de velocidad de rodadura relativa y sentido de dirección entre el elemento rodante y la superficie fisurada para distintos líquidos con diferente viscosidad cinemática.

Referencias: [1] S. Bogdanski, P. Lewicki: 3D model of liquid entrapment mechanism for rolling contact

fatigue cracks in rails. Wear 265 (2008) 1356–1362 [2] S. Bogdanski, M.W. Brown: Modelling the 3D behaviour of RCF cracks in rails. Wear

253 (2002) 17–25. [3] S. Bogdanski: Liquid–solid interaction at opening in rolling contact fatigue cracks. Wear

258 (2005) 1273–1279. [4] S. Bogdanski, P. Lewicki, M. Szymaniak: Experimental and theoretical investigation of

the phenomenon of filling the RCF crack with liquid, Wear 258 (2005) 1280–1287. [5] P. Zhao, M. Hadfield, Y. Wanga, C. Vieillard: Subsurface propagation of partial ring

cracks under rolling contact Part I. Experimental studies. Wear 261 (2006) 382–389. [6] D.I. Fletcher L. Smith, A. Kapoor: Rail rolling contact fatigue dependence on friction,

predicted using fracture mechanics with a three-dimensional boundary element model. Eng. Fracture Mech. 76 (2009) 2612–2625.

[7] Y. Liu, L. Liu, S. Mahadevan: Analysis of subsurface crack propagation under rolling contact loading in railroad wheels using FEM. Eng. Fracture Mech. 74 (2007) 2659–2674.


SINTESIS POR VIA ELECTROQUIMICA DE MATERIALES METÁL ICOS NANOESTRUCTURADOS

José Joaquín Arroyo Gómez 1


Lugar de trabajo: Instituto de Ingeniería Electroquímica y Corrosión - INIEC


Director/Directores: Dr Silvana G. García

Departamento cabecera: Departamento de Ingeniería Química

El interés científico y tecnológico por nuevos materiales nanoestructurados radica en el hecho de que sus propiedades químicas, catalíticas, mecánicas y magnéticas pueden ser muy diferentes a las que presentan a mayores escalas. El objetivo de la presente tesis es el estudio de la formación por vía electroquímica y caracterización de nanoestructuras uni- y bi-metálicas de Au y Pt soportadas sobre sustratos carbonosos tales como grafito pirolítico altamente orientado (HOPG) y carbón vítreo (CV), con potenciales propiedades electrocatalíticas. En este trabajo, se utilizaron técnicas electroquímicas convencionales, tales como voltametría cíclica y cronoamperometría. Los depósitos obtenidos se caracterizaron mediante microscopía de fuerzas atómicas (AFM), SEM y EDX.

Inicialmente se estudió la cinética de nucleación y crecimiento de Au sobre HOPG y CV, encontrándose que sobre ambos sustratos la deposición sigue un mecanismo de nucleación y crecimiento 3D controlado por difusión. En el caso del HOPG, se pudieron determinar las condiciones adecuadas para la formación de estructuras unidimensionales sobre los bordes de escalón de la superficie. Siguiendo el mismo procedimiento, se analizó la deposición de Pt sobre estos mismos sustratos, encontrándose que el proceso sigue también una cinética de nucleación y crecimiento 3D controlado por difusión. Mediante los modelos de nucleación y crecimiento existentes se obtuvieron los parámetros cinéticos correspondientes. Además, se estudió en detalle el fenómeno de deposición espontánea de Pt sobre sustratos carbonosos. Se encontró que los potenciales a circuito abierto de ambos sustratos en soluciones de Pt, fue similar a los potenciales redox de los sistemas PtCl6

2-/Pt y PtCl4

2-/Pt [1], por lo que estas reacciones pueden estar llevándose a cabo sobre la superficie. A medida que el recubrimiento del electrodo aumentaba con el tiempo de inmersión, las imágenes AFM y SEM mostraron depósitos de forma hemisférica y dendrítica, junto con arreglos ordenados en ciertas zonas de la superficie, cuya naturaleza exacta es aún desconocida. Los estudios voltamétricos mostraron un comportamiento similar al del Pt policristalino con respecto a la reacción de desprendimiento de hidrógeno.

Finalmente, se prepararon nanopartículas bimetálicas de Pt/Au soportadas sobre CV usando el proceso denominado reemplazo redox sobre superficie limitada, SLRR [2]. Se obtuvieron las mejores condiciones de tiempo y potencial para la deposición a subpotencial (UPD) de Cu sobre los depósitos de Au previo al reemplazo con Pt. Luego de sucesivos reemplazos de monocapas de Cu por Pt, se obtuvo una respuesta voltamétrica parecida a la del Pt y con un comportamiento similar a los sistemas Pt-Au tipo core-shell. Referencias: [1] G. Lu, G. Zangari, J. Phys. Chem. B 109 (2005) 7998. [2] S.R. Brankovic, J.X. Wang, R.R. Adžic, Surf. Sci. 474 (2001) L173.


SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE PARTÍCULAS MAGNÉTICAS PARA SU APLICACIÓN EN BIOTECNOLOGÍA.

Paula Nicolás

Planta Piloto de Ingeniería Química – UNS - PLAPIQUI e-mail:[email protected]

Directora: Dra. María Luján Ferreira Co-Directora: Dra. Verónica L. Lassalle

Departamento cabecera: Química

En esta Tesis se plantea: i- obtener partículas de magnetita bajo condiciones de reacción controladas (como el uso de surfactantes) de manera de dilucidar el rol que esos parámetros cumplen en las propiedades finales del material. ii- utilizar estas partículas como soporte para inmovilización de lipasas. Este óxido es atractivo como carrier para enzimas ya que es químicamente versátil, económico y se manipula fácilmente mediante la aplicación de un campo magnético[1]. Con estas enzimas es posible catalizar una gran variedad de reacciones de interés en la química fina. La inmovilización permite recuperar la enzima para su reuso amortizando su costo, disminuyendo la contaminación de productos e incluso puede volverla más activa que en la forma libre [2].

Se han obtenido diferentesformas (esferas, cubos, octaedros) y tamaños (10 – 200 nm) de partícula principalmente debido al tipo de surfactante y su proporción utilizado en la coprecipitación de magnetita. Aquellas que resultaron funcionalizadas en la superficie (confirmado por FTIR y potencial Z), se activaron con glutaraldehído, 3-aminopropiltrietoxisilano o ambos. La lipasa B de Candidaantárctica (CALB) fue inmovilizada sobre estos soportes y se testeó su actividad en la esterificación de ácido oleico con etanol sin solvente. Se obtuvieron conversiones que van desde los 3 hasta 64% en el primer uso, siendo el leaching y la desactivación durante almacenamiento dos inconvenientes encontrados en algunas de las formulaciones.

Paralelamente, se trabajó en la determinación de la carga enzimática final de los catalizadores. Tradicionalmente, se utiliza el método de Bradford para establecer la concentración de proteínas en la solución de inmovilización antes y después de ponerla en contacto con el soporte, y se asume que la diferencia encontrada es debido a la proteína ligada al sólido. La técnica empleada es espectroscopía UV-V en la que una curva de calibrado se construye con albúmina sérica bovina (BSA) como standard. Se comprobó que las respuestas de BSA y CALB son totalmente diferentes, llevando a errores de más del 400% en el valor de carga. Se propuso entonces calcular la concentración de CALB determinando azufre por emisión atómica-ICP, conociendo su contenido de cisteína y metionina. Ésta técnica permitió obtener resultados que se correlacionan lógicamente con los valores de conversión medidos. Referencias: [1] P. Tartaj,M.P. Morales, , T. González-Carreño, S. Veintemillas-Verdaguer, C.J. Serna, Journal of Magnetism and MagneticMaterials290 (2005) 28. [2] P. Nicolás, V. Lassalle, M.L. Ferreira, Bioprocess and Biosytem Engineering37 (2014) 585.


ELECTROSÍNTESIS DE POLÍMEROS CONDUCTORES SOBRE MATE RIALES BASE TITANIO. CARACTERIZACIÓN Y APLICACIONES DE LAS PELÍCULAS

FORMADAS

Melisa Saugo1


Lugar de trabajo: Departamento de Ingeniería Química – UNS - INIEC


Directores: Dra. Silvana B. Saidman y Dr. Daniel O. Flamini


El Nitinol (NiTi), aleación equiatómica de Ni y Ti, es un material biocompatible extensamente estudiado debido a su uso en dispositivos médicos. Su biocompatibilidad se debe a la formación espontánea de una delgada capa pasiva de dióxido de titanio (TiO2) sobre la superficie. Sin embargo, el óxido formado siempre contiene una cierta fracción de Ni metálico. El principal problema que presenta este biomaterial es la liberación en los fluidos corporales de iones tóxicos Ni2+. El polipirrol (PPy) es un recubrimiento orgánico atractivo para un gran número de aplicaciones biomédicas y biológicas debido a su biocompatibilidad. Además, puede actuar como inhibidor de la corrosión de sustratos metálicos.

En primer lugar, se estudió la electrosíntesis de PPy sobre NiTi en presencia de distintos inhibidores de la corrosión (nitrato, molibdato y citrato) [1]. Se investigó el comportamiento ante la corrosión de los electrodos recubiertos con PPy en solución fisiológica (0,15M NaCl) mediante el uso de distintas técnicas electroquímicas. Además, se determinó la adherencia de los recubrimientos.

También se estudió la electrosíntesis de PPy en presencia de salicilato de sodio [2]. La incorporación del salicilato en la solución de polimerización provoca que el polímero se forme con distintas estructuras dependiendo de la concentración del anión. Baja concentracion de salicilato da lugar a la típica morfología globular, mientras que una alta concentración genera una estructura muy particular, constituida por microtubos rectangulares huecos. Se determinó, empleando diferentes técnicas electroquímicas, las propiedades anticorrosivas de ambos recubrimientos. Luego se depositó plata sobre la estructura microtubular y se determinó la actividad antibacterial de los electrodos modificados.

Por último, se está estudiando el anodizado de muestras de NiTi en soluciones de molibdato de distintos pH. La formación de los óxidos se realizó de forma potenciostatica y galvanostática. Se determinaron las propiedades anticorrosivas y se caracterizó al oxido mediante distintas técnicas. Referencias: [1] D.O. Flamini, M. Saugo, S.B. Saidman, Corrosion Science81 (2014) 36-44. [2] M. Saugo, D.O. Flamini, L.I. Brugnoni, S.B. Saidman, Materials Science and Engineering C56 (2015) 95-113.


SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE CATALIZADORES NANOESTRUCTURADOS CON BAJO CONTENIDO DE PLATINO PAR A LA

ELECTRO-OXIDACIÓN DE METANOL Y ETANOL EN PILAS DE COMBUSTIBLE

VaninaComignani1

1 Alumna de Doctorado

Lugar de trabajo: Departamento de IngenieríaQuímica– UNS – INIEC


Directora: Dra. Marta M. E. Duarte.Co-director: Dr. Juan Manuel Sieben. Departamento cabecera: Ingeniería Química

Tradicionalmente, el platino está considerado como el mejor catalizador para la electro-oxidación dealcoholes en pilas de combustible. Sin embargo, es un metal de alto costo, con existencia limitada y muy propenso a envenenarse con el CO producidopor la adsorción disociativa de los alcoholes. Por estos motivos, el trabajo de tesis se focaliza en hallar catalizadores base-Pt de altorendimiento, buena selectividad y bajo contenido en el metal noble.

En primer lugar, se sintetizaron catalizadorescon estructura core-shellCu@Pt-Ru soportados sobre negro de carbón activado por oxidación química[1]. El proceso de preparación consistió en la formación de nanopartículas de Cu y posterior remplazoparcial del Cu por Pt y Ru.Análisis de difracción XRD y de EDX y mediciones de voltametría cíclica confirmaron que se había conseguido la estructura buscada. Los estudios de microscopía (TEM) revelaron que los depósitos están compuestos por partículasnanométricas,distribuidas homogéneamente sobre toda la superficie delmaterial soporte.Se analizó la actividad catalíticaen la electro-oxidación de metanol y etanol en medio ácido, y se observóque los catalizadorestrimetálicosCu@Pt-Ru con bajo contenido de Pt presentan una actividad catalítica mejorada con respecto a un catalizador comercial Pt-Ru/C con alto contenido de Pt.

Por otra parte, se analizó la influencia de distintos sustratos carbonosos (negro de carbón (NC), nanotubos de carbono (NTC), carbón jerárquico (CJ)). Los resultados experimentales indicaron que el sustrato carbonoso influyeen forma significativa en la actividad catalítica, a pesar de que el análisis EDX determinó similaresconcentraciones de Pt y Ru para todos los catalizadores. La tendencia observada (NC > NTC > CJ)puede atribuirse a variaciones en la dispersión y tamaño de las nanopartículas depositadas sobre los distintos sustratos y al área superficialelectroactiva de cada catalizador.

También se estudióla actividad denanopartículas de Pt con óxido de níquel como co-catalizador (Pt-NiO/C) para la electro-oxidación de etanol en un rango de temperatura 23-60°C. Se demostró que este sistema tiene mayor actividad catalítica que los catalizadores Pt/C y exhiben una buena estabilidad a largo plazo.

Referencias: [1] J.M. Sieben, V. Comignani, A.E. Alvarez, M.M.E. Duarte. International Journal of Hydrogen Energy, 39 (2014), 8667-8674.


ESTUDIO Y OPTIMIZACIÓN DE LA RESPUESTA ELECTROQUÍMI CA DE CÁTODOS DE CELDAS COMBUSTIBLES

Condell Moisés Saúl1

1 Alumno de Magister

Departamento de Física – UNS - IFISUR e-mail: [email protected]

Directores:Dr. Fernando Prado/Dr. Daniel Vega.

Departamento cabecera: Departamentode Física.

Los compuestos perovskitas ABO3 con A = tierra rara o alcalina y B = Co tienen la propiedad de exhibir conductividad mixta, es decir conductividad electrónica e iónica simultáneamente. Uno de los objetivos, es tratar de reducir la resistencia de polarización de este electrodo en el rango de temperatura de las IT-SOFC (500-700 ºC), para lo cual es necesario controlar diversos parámetros entre los cuales se encuentra la microestructura del material. En este trabajo de tesis hemos seleccionado el compuesto La0.4Sr0.6CoO3-δ como material de cátodo de la celda de combustible dado que exhibe elevada conductividad electrónica. Nuestro objetivo es explorar la posibilidad de controlar la porosidad del electrodo por medio de un método simple que consiste en la incorporación de almidón durante el proceso de preparación del material para optimizar la resistencia de polarización del electrodo. Las muestras de La0.4Sr0.6CoO3-δ han sido preparadas tanto por los métodos de reacción de estado sólido como por el método de los citratos. Se preparó el material, se adicionó almidón de maíz modificado como generador de poros utilizando diferentes porcentajes que varían desde 0 % hasta 40 %. También se prepararon celdas simétricas utilizando el método de spray para realizar el depósito de películas gruesas de La0.4Sr0.6CoO3-δ yLa0.4Sr0.6FeO3-δ sobre pastillas de Ce0.9Gd0.1O1.95 fabricadas por reacción de estado sólido a una temperatura de síntesis de 1550 º C durante 6 horas en aire. Se prepararon Films de 2, 4 y 6 capas de cátodos de ambas perovskitas en estudio. Se realizaron medidas de impedancia analizando posteriormente los arcos de impedancia[1], utilizando para ello el programa Z-view. Se han utilizado diversas técnicas que incluyen difracción de Rayos-X, Microscopía electrónica de barrido, dilatometría,conductividad eléctrica e impedancia entre otros. Referencias: [1] Cristian Setevich, Liliana Mogni, Alberto Caneiro, Fernando Prado. International Journal of Hidrogen Energy 37 (2012) 14895-14901.


Estudio teórico de la adsorción y reacción de CO/CO2/H2 para la obtención de metanol utilizando catalizadores de Ga2O3, CeO2 y ZnO

Walter G. REIMERS 1


Departamento de Física – UNS - IFISUR e-mail: [email protected]

Directores: Dra. María Marta Branda/ Dr. Miguel Angel Baltanás

Departamento cabecera: Dto. Física UNS

La necesidad de abandonar el uso de combustibles fósiles, realza al hidrógeno como potencial candidato para su uso como combustible futuro. Es sabido por numerosos trabajos, acerca de la alta eficiencia del hidrógeno como recurso energético, como así también la baja contaminación ambiental que produce el mismo.[1,2]

Sin embargo su uso como combustible lleva consigo hoy algunas dificultades, como lo es el problema del almacenamiento por su gran difusividad; por otro lado, su aplicación directa e inmediata en el parque automotor requeriría de una gran adaptación. Así, no es simple pensar en un uso inmediato y masivo del hidrógeno como combustible. Mientras tanto, se debe pensar en la implementación de algún combustible alternativo, intermedio, para poder abandonar definitivamente los hidrocarburos: el Metanol podría ser tal combustible apropiado.[3,4]

El objetivo principal de esta tesis es estudiar la reactividad de las superficies de óxidos puros y soportados, tales como CeO2 , ZnO y GaO3, para la adsorción de moléculas de CO, CO2 y H2 a fin de construir una base sólida para el desarrollo de nuevos procedimientos en la síntesis de metanol, a partir de óxidos de carbono. Todos los cálculos fueron realizados mediante la teoría del funcional de densidad (DFT).

Primeramente se describirán los diferentes sitios activos para la adsorción de las moléculas de CO, CO2 y H2 sobre las superficies de CeO2, Ga2O3 y ZnO (perfectas y con vacancias de oxígeno) como así también la adsorción sobre las superficie soportadas ZnO/CeO2 y GaO3/CeO2, y se complementarán los resultados a partir del estudio de frecuencias IR y transferencia de cargas.

Por último se mostrarán los resultados de una posible reacción para la síntesis de metanol por hidrogenación sucesiva de CO,[5] (ecuación 1). Por medio de la técnica NEB (Nudget Elastic Band) han sido calculadas las barreras de transición de las distintas hidrogenaciones de CO, con el fin de hallar un orden de reactividad para las diferentes superficies en la síntesis de metanol.

(1) (1)

[1] S. Dunn, International Journal of Hydrogen Energy 27 (2002) 235. [2] J.Wyszynski, International Journal of Hydrogen Energy 19(1997)557. [3] R. J. Nichols, Journal of Scientific & Industrial Research 622003)97. [4] L. Bromberg, W.K. Cheng, Final report - Sloan Automotive Laboratory Massachusetts Institute of Technology Cambridge MA 02139(2010). [5] Y.Yang, C.A.Mims, D.H.Mei, C.H.F.Peden, C.T.Campbell, Journal of catalysis 298(2013) 10.

+H +H +H +H

3 3formil formaldehído metoxi metanol

CO HCO HHCO H CO H COH→ → → →


MATERIALES HÍBRIDOS NANOESTRUCTURADOS EN BASE A FOS FATOS DE CALCIO: HACIA LA REGENERACIÓN DE TEJIDO ÓSEO

Noelia Laura D’Elìa

Alumna de Doctorado Lugar de trabajo: Departamento de Química – UNS - INQUISUR


Director/Directores: Dra. Paula V. Messina Departamento cabecera: Departamento de Química

El hueso es un tejido híbrido compuesto en gran parte por colágeno e hidroxiapatita (HAP), que se combinan para proporcionar funciones mecánicas y de sostén al cuerpo. Actualmente, es un foco de considerable atención la síntesis de nanoHAP que nos permita tener un control preciso de su tamaño y forma, y poder ser aplicados en regeneración de tejido óseo[1].

Los objetivos de esta tesis fueron (a) obtener HAP nanocristalinabiomimética a partir de agregados moleculares de bromuro de cetil-trimetil amonio (CTAB) como agentes directores de estructura, (b) caracterizarlos materiales y (c) realizar ensayos biológicos para analizar su posible aplicación biomédica.

Se utilizaron plantillas formadas por cuatro sistemas de CTAB/polímero diferentes: CTAB/PEG, CTAB/PPG, CTAB/PE-PP-PE y CTAB/IGEPAL® CA 630 con el fin de obtener los materiales MI, MII, MIII y MIV respectivamente. Los patrones de DRX de los materiales sintetizados corresponden al de la HAP hexagonal (Ca5(PO4)3(OH)). Este resultado también pudo ser confirmado por FT-IR. En las micrografías TEM de los cuatro materiales se observa la presencia de nanorodillos con 37 nm de longitud y 8 nm de ancho. Sin embargo, el análisis de las micrografías SEM nos permitieron concluir que los materiales MI y MII presentaron una superficie más heterogénea en comparación con los otros tres materiales obtenidos. Además, luego de estudiar la bioactividad in vitro únicamente sobre ellos se observó una capa de cristales de fosfatos de calcio en forma de esferas cuya morfología implica una respuesta fisiológica positiva y buena capacidad de unión al tejido huésped[2,3].

En los ensayos de viabilidad y adhesión celular realizados con osteoblastos de calvaria de ratas no se encontraron diferencias entre las muestras control y los tratamientos[2]. Sin embargo los ensayos de diferenciación celular mostraron que solo el material MI es capaz de inducir la diferenciación de osteoblastos, lo que podría relacionarse con su mayor tiempo de biodegradación in vitro, esto también fue estudiado.

Durante una estancia doctoral en la ÉcolePolytechnique de Montréal, Canadá se realizaron diferentes ensayos biológicos: (a) se evaluó la citotoxicidad de los materiales en células madre mesenquimales de conejo (MSCs), (b) se estudió la adhesión de MSCs sobre cubiertas biomiméticas de HAp MI - colágeno tipo I, (c) se analizó la integridad del citoesqueleto celular mediante la localización por inmunofluorescencia de la proteína α-SMA y (d) se estudió la influencia del material MI en la coagulación mediante tromboelastografía utilizando plasma sanguíneo humano con y sin micropartículas. De los resultados obtenidos se pudo encontrar una relación entre las características superficiales del material y su potencial en regeneración de tejidos. Además, se concluyó que la HAp MI podría activar la vía de contacto de la coagulación mediada por la unión de iones Ca2+superficiales con las proteínas del plasma que contienen residuos de ácido glutámico.


Referencias: [1] Dorozhkin SV, Acta Biomaterialia6(2010) 715-734. [2] D'Elíaet al.,Biochimica et Biophysica Acta 1830 (2013) 5014-5026. [3] Kokubo T et al., J. Biomed. Mater. Res. 24 (1990) 721–734.


DISEÑO Y EVALUACIÓN DE MICROPARTÍCULAS CONTENIENDO MELOXICAM

Calcagno Adriana1

1 Alumno de Magister

Lugar de trabajo: Departamento de Biología Bioquímica y Farmacia – UNS - PLAPIQUI e-mail: [email protected]

Director/Directores: Santiago Palma, Juliana Piña. Colabora: M.Verónica Ramírez Rigo Departamento cabecera: Departamento de Biología, Bioquímica y Farmacia

Meloxicam (MX) es un antiinflamatorio no esteroideo de baja solubilidad acuosa (dependiente del pH) y pobre humectación. Estas propiedades condicionan su biodisponibilidad oral. Estudios previos demostraron que es posible aumentar su velocidad de disolución mediante la utilización de Dispersiones Sólidas (DSs) conteniendo Poloxamer188 (PX) como carrier inerte. La caracterización de las micropartículas, obtenidas por el método de fusión, indicó que la mejora en la velocidad de disolución de MX encontrada para las DSs MX-PX se debe al efecto humectante del PX. Aunque las propiedades de las DSs obtenidas fueron apropiadas, el procedimiento de obtención fue complejo. El secado por atomización es un proceso simple, continuo, de bajo costo y escalado relativamente flexible. En consecuencia, se estudió como técnica alternativa para obtener DSs MX: PX, enfrentando el reto de procesar una suspensión acuosa que contiene un polímero hidrofílico de bajo punto de fusión (58 °C). Con el propósito de establecer un conjunto de condiciones operativas adecuadas en términos de rendimiento de proceso, se prepararon dispersiones de MX en soluciones de PX, en proporción MX:PX=1:1. Las muestras se sonicaron durante 10 min (para favorecer la dispersión de MX en la solución de PX) y se secaron por atomización en un secadero escala laboratorio (Mini Spray Dryer Büchi B-290) bajo diversas condiciones operativas. El mayor rendimiento de proceso (49,1%), se obtuvo con una temperatura de entrada aire de 50°C, un caudal de aire de secado de 38 m3/h, un caudal de alimentación de 2ml/min, una concentración de sólidos de 5% y un caudal de aire de atomización de 670 L/h, manteniendo la muestra bajo agitación en un baño entre 35 y 45 °C. La dispersión sólida secada por atomización (DSspa) presentó una proporción MX:PX= 1:1,6. Se determinó su perfil de disolución en iguales condiciones que las utilizadas en los estudios previos, y se comparó el mismo con el correspondiente a una DS preparada por fusión de igual Composición (DSf). Se observó una mejora adicional en la velocidad de disolución, posiblemente por un aumento del área específica disponible para la disolución dada por el menor tamaño de las micropartículas de las DSspa. Posteriormente, se formularon cápsulas rígidas (CR), conteniendo una cantidad de las DSspa equivalente a 15 mg de MX (dosis), con lactosa de compresión directa como excipiente y se comparó el perfil de disolución de las mismas con el de cápsulas blandas (CB) disponibles en el mercado farmacéutico. Los estudios evidenciaron que las CR liberan a los 5 minutos un 66,5% de MX, mientras que las CB recién a los 15 minutos liberan el 56,4%. Estos resultados revelan el potencial de las nuevas formas farmacéuticas propuestas en términos de biodisponibilidad del fármaco y con respecto a las ya existentes.


SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE HIDROGELES EN BASE SI LOXANO CON POTENCIALES APLICACIONES BIOMÉDICAS

María Loreta Sena Marani1

1 Alumno de Doctorado en Ciencia y Tecnología de Materiales

Lugar de trabajo: PLAPIQUI – UNS - CONICET


Director/Directores: Dr. Enrique M. Vallés/ Dr. And rés E. Ciolino


Los hidrogeles anfifilicos son macromoléculas reticuladas que poseen segmentos

hidrofílicos e hidrofóbicos unidos por enlaces covalentes, que le otorgan propiedades y aplicaciones de gran interés [1], y las técnicas de polimerización controladas resultarían ser los métodos más adecuados para sintetizar hidrogeles con estructura química y composición definida[2-4].En este trabajo se empleó una estrategia en etapas para obtener macromonómeros en base siloxano, como se muestra en el Esquema 1:

Esquema 1. Condensación entre PDMS OH terminado y 3-(trimetilsilil) propilmetacrilato (TMSPM).

Los macromonómeros obtenidos se copolimerizaron con 2-hidroxietilmetacrilato sililado (SEMA) [5] para obtener hidrogeles empleando polimerización radicalaria convencional. Referencias: 1. Erdodi, G. and J.P. Kennedy. Progress in polymer science, 2006. 31(1): p. 1-18. 2. Hadjichristidis, N., S. Pispas, and G. Floudas, Block copolymers: synthetic strategies,

physical properties, and applications (2003): John Wiley & Sons. 3. Hsieh, H. and R.P. Quirk, Anionic polymerization: principles and practical applications.

Vol. 34. 1996: CRC Press. 4. Baskaran, D., Progress in polymer science, 2003. 28(4) 521-581. 5. Azizi, N. and M.R. Saidi,. Organometallics, 2004. 23(6) 1457-1458.


ESTUDIO TEÓRICO DE LA TITANIA EN SU ROL COMO SOPORT E ACTIVO EN LA OXIDACIÓN DE CO

Cecilia I. N. Morgade1


Lugar de trabajo: Departamento de Física – UNS - IFISUR

e-mail:[email protected] [email protected]

[email protected]

Director: Dra Gabriela F. Cabeza

Departamento cabecera: Física

La Catálisis Ambiental se focaliza en tecnologías catalíticas que permitan reducir o eliminar emisiones de compuestos no deseables que repercuten negativamente en la calidad del medio ambiente [1] como así también en conseguir alternativas en la generación de energía limpia como la derivada a partir del H2 obtenido, entre otras formas, a través de la reacción de water gas shift (WGS) [2].

Un posible catalizador para este proceso es un semiconductor que absorba luz y aumente así su actividad catalítica como el dióxido de titanio (TiO2); producto no tóxico, químicamente muy estable, barato y abundante pero que presenta naturalmente un ancho de banda prohibida muy extenso que le impide una absorción adecuada de radiación visible para su activación.

El principal objetivo de esta tesis es realizar un estudio teórico riguroso utilizando herramientas de primeros principios para determinar las propiedades pasivas y reactivas del TiO2. Como propiedades pasivas se entienden el ancho de la banda prohibida de este óxido y sus estados localizados superficialmente; como propiedades reactivas aquellas que se derivan de la adsorción y reacción superficial de moléculas como el CO o el H2O.

En particular, la presencia de defectos como dopantes o vacancias de O alteran las propiedades del óxido proporcionando diferentes alternativas de mejoramiento en su actividad catalítica en su rol como soporte activo en la oxidación de CO a CO2, paso intermedio imprescindible en la reacción de WGS en sistemas Pt-TiO2.

Referencias: [1] M. Pelaez, N. Nolan, S. Pillai, M. Seery, P. Falaras, A. Kontos, P. Dunlop, J. Hamilton, J. Byrne, K. O'Shea, M. Entezari, D. DionysiouAppl. Cat. B: Environmental 125 (2012) 331. [2] B. Smith, M. Loganathan, M. ShanthaInt. J. Chem. Reactor Eng. 8 (2010) 1.


“OBTENCION POR VIA ELECTROQUIMICA Y CARACTERIZACION DE ESTRUCTURAS METALICAS UNIDIMENSIONALES”

Ariana Querejeta 1


Lugar de trabajo: Instituto de Ingeniería Electroquímica y Corrosión (INIEC) -

Departamento de Ingeniería Química– UNS e-mail: [email protected]

Directores: Dra. Silvana G. García; Dra. María Cecilia del Barrio. Departamento cabecera: Ingeniería Química

La preparación electroquímica de electrodos bimetálicos es un área de gran interés debido a su potencial aplicación especialmente en electrocatálisis. La síntesis de nanopartículas metálicas sobre sustratos carbonosos es motivo de diversos estudios, ya que exhiben una alta actividad electrocatalítica para diversas reacciones de importancia tecnológica, como por ejemplo la reducción de iones nitrato/nitrito, la oxidación del metanol, y el desprendimiento de hidrógeno (HER). Este efecto es mayor en el caso de partículas bimetálicas donde se ha observado un importante efecto sinérgico entre los metales que las componen [1-3]. En particular, el Pd y el Rh, son muy buenos catalizadores para la HER, y su efecto catalítico podría incrementarse combinando ambos metales. El objetivo de la presente tesis es la obtención por vía electroquímica de nanopartículas uni y bi-metálicas de Pd y de Rh sobre carbón vítreo (CV) y grafito pirolítico altamente orientado (HOPG), aplicando técnicas electroquímicas convencionales. Las nanoestructuras formadas fueron caracterizadas mediante microscopía por fuerzas atómicas (AFM) y electrónica de barrido (SEM).

Las imágenes de AFM y SEM de los depósitos de Pd y de Rh, mostraron que los cristales nuclean preferentemente sobre los defectos superficiales del sustrato y sobre los cristalitos generados previamente. Se obtuvieron nanocristales de tamaño variado y con una distribución de partícula relativamente uniforme. Estos resultados indican, en concordancia con el análisis electroquímico, que el proceso de electrodeposición de Rh y de Pd sigue un modelo de nucleación progresiva y crecimiento tridimensional. Se demostró también que el Rh puede depositarse espontáneamente sobre el sustrato carbonoso variando el tamaño de los cristales formados con el tiempo de inmersión en la solución de Rh. El par bimetálico Pd-Rh se obtuvo por deposición secuencial de cada uno de los metales mediante pulsos simples potenciostáticos, determinando las condiciones óptimas de deposición, como son el tiempo y el potencial. Además, se estudió cualitativamente el efecto electrocatalítico para la reacción de desprendimiento de hidrógeno de los depósitos uni y bi-metálicos de Pd y Rh. Para el sistema Rh-Pd/CV se evidenció un efecto sinérgico entre ambos metales. Referencias: [1] Alvarez A.E., Salinas D.R. Electrochim. Acta 55 (2010) 3714.

[2] Rajkumar M., Thiagarajan S., Chen S-M. J. App. Electrochem 41 (2011) 663.

[3] Comisso N., Cattarin S., Fiameni S., Gerbasi R., Mattarozzi L., Musiani M., Vázquez-Gómez L., Verlato E. Electrochem.

Comm, 25 (2012) 91.


Determinación de propiedades reológicas de matrices hidrofílicas polielectrolito-fármaco y su vinculación con la cinética de liberación de fármacos.

Mirta Liliana Cahanampa 1

1 Alumno de Magister en Ciencia y Tecnologia de Materiales

Lugar de trabajo: Departamento de Biología Bioquímica y Farmacia – UNS - Planta Piloto de

Ingenieria Quimica (PLAPIQUI) - Departamento de Farmacia, Facultad de Ciencias Químicas – UNC


Director/Directores: Dr. Valles Enrique M., Dr. Jimenez Kairuz Alvaro F.

Departamento cabecera: Biología Bioquímica y Farmacia

Los sistemas de liberación modificada de fármacos (SLM) han sido objeto de estudio a lo largo del tiempo y las matrices hinchables polielectrolito-farmaco (MHPF) son un ejemplo de ellas. Estos complejos se obtienen por una reacción ácido-base de los grupos ionizables del polielectrolito (PE) con fármacos (F) de carga opuesta [1,2]. Los complejos PE-F permiten obtener: liberación modificada, estabilidad química, aumento de la compatibilidad acuosa etc.

Los sistemas PE-F conteniendo ciprofloxacino (Cip), Carbomer 934P (CB) y diferentes porcentajes molares de Na+ fueron originalmente preparados y evaluados por Bermúdez (2008) [3], observándose que las propiedades de sorción de agua y velocidad de liberación de las MHPF eran altamente sensibles a la concentración de Na+.

Este trabajo pretende vincular propiedades reológicas de complejos carbomer-ciprofloxacino-sodio, (CB-Cip50)-Nax (X: 5,10,12,14,16,20%), con el mecanismo de liberación del fármaco.

A partir de la caracterización reológica de los complejos, hidratados con agua destilada y buffer fosfato a una concentración del 21% p/p y temperaturas 25,32 y37°C, realizados en barrido de frecuencia de pequeña amplitud, se obtuvieron los valores del módulo elástico (G´) a 1 rad/s en función del porcentaje de Na+ del complejo. Se observó que en un intervalo de 12 a 14% de Na+, se manifiesta un cambio brusco de pendiente en G´, el cual se pudo relacionar con el importante aumento de la velocidad de liberación y el cambio en el mecanismo de sorción de fluidos descriptos previamente [3]. Este comportamiento estaría asociado a que, al incrementarse la composición de sodio, el complejo forma una estructura tipo gel que permite el ingreso de la fase líquida y promueve la liberación del fármaco en forma más acelerada. Referencias: [1]- Jimenez-Kairuz A y otros. Int. J. Pharm. 2005; 288: 87-99. [2]- Ramírez Rigo M y otros. Int. J. Pharm. 2006; 322: 36-43 [3]- Bermúdez J y otros. AAPS Pharm. Sci. Tech. 2008;.9: 924-30.


MATERIALES APTOS PARA ALMACENAMIENTO DE HIDRÓGENO

Ariana Melisa Robina Merlino 1

1 Alumna de Doctorado



Director/Directores: Dra. María Estela Pronsato


Existe un gran número de compuestos intermetálicos de composición ideal AB2 que cristaliza en tres tipos de estructuras, denominadas fases de Laves: una cúbica del tipo MgCu2 (también conocida como fase C15) y dos hexagonales, MgZn2 (C14) y MgNi2 (C36). Esta clasificación se debe, exclusivamente, a la geometría que presentan los cristales; es decir, cuando la relación de radios atómicos entre el elemento A y B (rA/rB) se encuentra en el orden de 1.205, el compuesto en análisis podría identificarse como una fase de Laves. Asimismo, estos arreglos también son reconocidos como estructuras compactas tetraédricas (TCP, en inglés) ya que todos sus sitios intersticiales son tetraédricos, a diferencia de otras estructuras compactas tradicionales (HCP, FCC) que adoptan los sólidos monoatómicos y las aleaciones compuestas por especies atómicas de tamaños aproximados, que muestran tanto sitios octaédricos como tetraédricos. En particular, el compuesto ZrCr2 (fase de Laves del tipo MgZn2), posee tres clases distintas de intersticios tetraédricos: 12 sitios de composición A2B2, 4 AB3 y 1 B4 por fórmula unidad: un total de 17 sitios en los cuales se propone almacenar hidrógeno para luego liberarlo del retículo cristalino de manera controlada y aprovecharlo como recurso energético (ver imágenes).

Todo los cálculos son llevados a cabo a través del código VASP (Vienna ab Initio Simulation Package) con el fin de hallar los sitios más estables energéticamente para alojar a los átomos de hidrógeno. También, dado que el hidrógeno presenta la particularidad de debilitar los enlaces de los átomos que conforman esta estructura, fenómeno conocido como fragilización por hidrógeno y que altera considerablemente el desempeño mecánico del material, se prevé efectuar estudios sobre las propiedades elásticas del sistema con el propósito de optimizar las aplicaciones tecnológicas.


RELACIÓN ENTRE PROPIEDADES TRIBOLÓGICAS Y ESTRUCTUR A DE POLIETILENOS

Erica C. Molinari 1

1 Alumno de Doctorado en Ciencia y Tecnología de los Materiales

Lugar de trabajo: PLAPIQUI y Departamento de Ingeniería (UNS)


Director/Directores: Dr. Marcelo D. Failla, Dr. Walter R. Tuckart Departamento de cabecera: Departamento de Ingeniería

El uso de polímeros en partes importantes de dispositivos sometidos a deslizamiento o en contacto con superficies en movimiento relativo, se ha extendido ampliamente en aplicaciones de ingeniería. En el caso de polietilenos, es limitada la información que existe en la literatura abierta sobre sus propiedades tribológicas y la manera en que las características moleculares y morfológicas del material afectan la resistencia al desgaste.

Este trabajo propone estudiar el comportamiento en desgaste de polietilenos en contacto con acero, con el objetivo de conocer la influencia de la estructura molecular sobre el comportamiento al desgaste del material. Para esto se utilizaron un polietileno de alta densidad (HDPE) y otro de muy baja densidad (AFFINITY) y partiendo de cada uno de ellos se generaron materiales con distintas estructuras moleculares, obtenidas por modificación de la estructura del polímero mediante ataque químico con diferentes concentraciones de peróxido orgánico (dimetil diterbutil peroxi hexano) desde 0 a 3,5 p/p% durante el procesamiento por moldeo por compresión. Se obtuvieron entonces dos grupos de materiales, uno que incluye el HDPE original y el mismo con distintos grados de modificación, y otro con el AFFINITY y su modificación con el peróxido orgánico.

La caracterización incluyó el fraccionamiento selectivo con solventes orgánicos para determinar el porcentaje de gel generado; medidas de hinchamiento para calcular el peso molecular entre entrecruzamientos; calorimétricas para determinar el calor de fusión; y de microdureza Vickers. Las propiedades tribológicas se evaluaron realizando ensayos de desgaste del tipo block-on-ring, en un ambiente controlado de temperatura. La fuerza de fricción se midió usando un sistema de adquisición de datos con el objetivo de obtener el coeficiente de fricción (COF) de acuerdo con la norma ASTM G115. Las superficies de desgaste fueron caracterizadas mediante microscopía óptica y electrónica de barrido.

El análisis de la caracterización efectuada permite evidenciar un efectivo cambio en la estructura molecular de los polietilenos, observable en el incremento en el contenido de gel que presenta cada material a medida que aumenta la cantidad de peróxido incorporado. Para el caso del HDPE, también en la disminución del peso molecular entre entrecruzamientos y de la cristalinidad (determinada a partir del calor de fusión) y microdureza. En el AFFINITY, no se observa variación significativa de la cristalinidad del material original con la modificación del mismo.

De los resultados obtenidos se obtiene que la resistencia al desgaste aumenta a medida que aumenta la densidad para los polietilenos sin modificar. Se observó también, que para ambos materiales resulta necesario obtener una estructura molecular totalmente entrecruzada, con alta proporción de gel, para lograr disminuir considerablemente el desgaste.


“ CARACTERIZACION MICROESTRUCTURAL Y TERMOFLUENCIA A ALTAS TEMPERATURAS EN ACEROS”

Gabriel González 1


Grupo de Estudio de Materiales. UTN – FRBB

[email protected] Directores: Moro, Lilian; Iurman, Lucio Departamento cabecera: Física El fenómeno de creep o de termofluencia es un proceso que se produce en los materiales que están sometidos durante un tiempo determinado a altas temperaturas y tensión constante. Como consecuencia de esta deformación, se producen transformaciones en su micro estructura [1]. Este fenómeno es muy común encontrarlo en las industrias de la región de Bahía Blanca, como por ejemplo en los hornos de pirolisis de las industrias petroquímicas. Los componentes que constituyen los hornos de pirolisis están fabricados con aceros austeníticos del tipo HP modificado (Fe-35Ni-25Cr, con el agregado de microaleantes; tales como, Mn, Nb, Si y Ti), que presentan alta resistencia mecánica al creep y a la oxidación a altas temperaturas. También podemos encontrar este fenómeno en las centrales de generación de energía eléctrica debido a que los componentes trabajan a temperaturas del orden de los 600ºC y estados de tensión constantes; para la fabricación de los recalentadores de las calderas, se utilizan aceros ferríticos de baja aleación que poseen un bajo coeficiente de expansión y alta conductividad térmica. Para fabricar estos componentes se requiere utilizar aceros con alta resistencia a la termofluencia, como son los aceros ferríticos lo cuales presentan distintos precipitados en su estructura que le confieren mayor durabilidad. Uno de los primeros aceros ferríticos utilizados fue el 1Cr-0.5 Mo, pero a medida que la tecnología fue evolucionando este ha sido reemplazado por otros con mayor cantidad de Cr, Mo y con el agregado además de distintos microaleantes como niobio, titanio y vanadio que aumentan su resistencia mecánica. Los objetivos de este trabajo son estudiar la resistencia al creep de distintos aceros austeniticos y ferríticos cuando son sometidos a un mismo valor de tensión y de temperatura, analizar también la microestructura de cada acero y sus cambios luego de haber sido sometidos a distintos tratamientos térmicos y a ensayos de creep. Se realizaron ensayos de creep en el laboratorio, donde las muestras fueron sometidas a estados de tensión y temperaturas constantes comparables a las de operación en servicio para identificar los mecanismos de degradación y así poder predecir el tiempo de vida útil cuando se encuentra en servicio. Referencias: [1] Viswanathan R. “Damage Mechanisms and Life Assessment of High Temperature Components”. ASM International Metals, Park Ohio, USA. (1989).


NUEVOS MATERIALES UTILIZADOS PARA LA DETECCIÓN DE M OLÉCULAS COMPLEJAS EN BIOSENSORES

Ana Cecilia Rossi Fernández1




Director: Norberto Castellani


El objetivo general de esta tesis es el estudio de las propiedades estructurales, adsortivas y reactivas de materiales de elaboración nanotecnológica como el grafeno, para la detección de moléculas de interés biológico.

En estudios experimentales recientes se han empleado dispositivos para la detección de moléculas biológicas complejas que recurren a técnicas como fluorescencia con nanodots, curvas características de transistores de efecto de campo (FET)y voltamgramas en electrólisis de alta resolución. Particularmente se ha encarado la detección de moléculas como dopamina (DA), ácido ascórbico (AA) y ácido úrico (AU), que se presentan simultáneamente en sistemas biológicos, mediante técnicas electroquímicas donde se emplea al grafeno como material de electrodo. Uno de los objetivos de la presente tesis es estudiar mediante métodos teóricos las propiedades que caracterizan la adsorción de moléculas biológicas tales como dopamina, ácido ascórbico y ácido úrico sobre hojas de grafeno. Se considera también el caso de superficies no perfectas de este material, como cuando éste presentavacancias o sitios sustitucionales de nitrógeno.

Actualmente uno de los medios más prácticos para producir láminas de grafeno con fines tecnológicos se basa en la oxidación de grafito, seguida por la separación de las láminas oxidadas correspondientes y su reducción mediante métodos térmicos o químicos. Las láminas de óxido de grafeno presentan en su superficie predominantemente enlaces epoxi e hidroxilos y en los bordes se localizan también grupos carbonilo y carboxilo. Como segundo objetivo de estudio de esta tesis nos hemos propuesto analizarteóricamentela reacción de reducción de un grupo epoxi superficial del óxido de grafeno mediante el agente reductor ioduro de hidrógeno (HI).El mecanismo de reducción contempla dos etapas con dos ataques consecutivos con sendas moléculas de HI que restituyen el carácter sp3 a la red de grafeno.

Los cálculos correspondientes a los dos objetivos mencionados previamente se basan en el formalismo de Mecánica Cuántica denominado Teoría del Funcional de la Densidad (Density Functional Theory, DFT). Para ello se dispone del código VASP, que permite el empleo de condiciones periódicas de contorno.


DESARROLLO DE MATERIALES PARTICULADOS PORTADORES DE FÁRMACOS MEDIANTE SECADO POR ATOMIZACIÓN

Nazareth E. Ceschan1

1 Alumna de Doctorado en Ciencia y Tecnología de los Materiales (UNS)

Lugar de trabajo: Planta Piloto de Ingeniería Química (PLAPIQUI) (UNS-CONICET)


Directores: Dra. Verónica Bucalá y Dra. María Verónica Ramírez-Rigo Departamento cabecera: Departamento de Ingeniería Química (UNS)

La vía inhalatoria emerge como la principal víade administración de fármacos no invasiva alternativa a la oral. Aquellos principios activos que exhiben baja biodisponibilidad oral o efectos adversos gastrointestinales son buenos candidatos para formulaciones inhalatorias. Entre las diferentes opciones terapéuticas disponibles, los inhaladores de polvo seco se prefieren debido a que presentan ventajas en términos de estabilidad y eficacia respecto a sistemas presurizados o para nebulizar. Sin embargo, la performance del medicamento depende fuertemente del inhalador seleccionado y de la formulación en polvo que se encuentra en su interior. Se disponen de varios métodos para la producción de micropartículas inhalatorias. El secado por atomización (SA) se destaca por ser un método simple, económico y de fácil operación y escalado para la obtención de productos con distribución de tamaño de partículas estrecha. Ante la ausencia de antecedentesrelacionados con la producción materiales polielectrolito-fármaco por SA para administración pulmonar, se propuso estudiar las relaciones existentes entre las condiciones operativas del proceso y la calidad del producto en el contexto de su aplicación. La formulación de fármacos para la vía inhalatoria basados en este tipo de complejos permite mejorar propiedades claves del producto, entre otras, aumentar la solubilidad acuosa, la biodisponibilidad, el tiempo de residencia o liberación del fármaco en el sitio de acción.

En este contexto, se desarrollaron dos sistemas particulados obtenidos por SA: ácido algínico-atenolol (AA-AT) y polilisina-indometacina (PL-IN). El objetivo fue obtener partículas portadoras de fármaco (mediante interacción iónica con el polielectrolito) que permitan la administración inhalatoria de atenolol (AT, fármaco que exhibe baja biodisponibilidad oral) oindometacina (IN, fármaco con severos efectos adversos gastrointestinales y baja solubilidad acuosa).

Las partículas del sistema AA-ATdemostraron cambios en sus propiedades como consecuencia de variaciones en las condiciones operativas y en la composición de la alimentación líquida del proceso de secado. La interacción iónica entre los componentesfue demostrada y las partículas presentaron diámetros aerodinámicos estimados dentro del rango requerido para la administración inhalatoria[1].

Por otra parte y como consecuencia de la interacción de tipo iónica que se establece entre polilisina e indometacina, esta mezcla se pudo procesar por SA partiendo de una solución acuosa. Las partículas resultantes mostraron cargar la IN en estado amorfo, estado de menor energía y mayor solubilidad. La estimación del diámetro aerodinámico demostró que


las partículas son también adecuadas para la administración inhalatoria, lo cual se comprobó ensayando la deposición in vitro en un impactador[2]. Referencias: [1] N.E. Ceschan, V. Bucalá, M.V. Ramírez-Rigo, New alginic acid-atenolol microparticles for inhalatory drug targeting., Materials Science & Engineering. C. 41 (2014) 255–66. [2] N.E. Ceschan, V. Bucalá, M.V. Ramírez-Rigo, Polymeric microparticles containing indomethacin for inhalatory administration, Powder Technology. (2015)In press.


MATERIALES-HÍBRIDOS FIBRILARES EN BASE A POLÍMEROS BIODEGRADABLES

Javier Sartuqui1

1 Alumno de Doctorado Lugar de trabajo: Departamento de Química – UNS - INQUISUR

e-mail: [email protected] Director/Directores: Dra. Paula V. Messina Departamento cabecera: Departamento de Química

En el transcurso de los últimos años, ha ido en constante aumento el uso de biomateriales con objetivos como reparación o sustitución de tejidos calcificados [1,2]. Conociendo la estructura y composición del tejido óseo, es natural la elección de una combinación entre colágeno (Col) e hidroxiapatita (HA) para el logro de dicho objetivo [3]. El colágeno es la proteína más abundante en el cuerpo y posee características importantes como biodegradabilidad, biocompatibilidad y bajo costo. Considerando los cambios que puede sufrir una proteína en los diferentes procesos, es necesario el diseño de rutas confiables, viables y reproducibles para la obtención de los materiales. Nuestra propuesta consiste en estudiar estrategias para sintetizar materiales orgánicos-inorgánicos con base en el auto-ensamblado molecular de los dos componentes mencionados teniendo como objetivo sus posibles aplicaciones biotecnológicas. Al mismo tiempo, se busca caracterizar y estudiar la integración tisular de los biomateriales sintetizados. En principio se estudió el efecto de la presencia de nanorodillos de hidroxiapatita en la organización de soluciones acuosas de gelatina (derivado por hidrólisis del colágeno) trabajando con diferentes concentraciones de la proteína y de nanorodillos. A estas soluciones se le tomaron medidas de densidad y viscosidad a diferentes temperaturas con el objetivo de evaluar su comportamiento. Los resultados obtenidos a partir de dichos ensayos han sido ya publicados en revistas internacionales con referato y una participación en un encuentro de alcance nacional. Seguido al estudio de la evolución hidrodinámica se desarrollaron estructuras a modo de andamios o “scaffolds” con las concentraciones seleccionadas. Previo estudio de la hidroxiapatita utilizada mediante la técnica de difracción de rayos X se analizaron los scaffolds sintetizados del mismo modo. Al mismo tiempo, se realizaron ensayos de Calorimetría Diferencial de Barrido con el objetivo de conocer el comportamiento del material ante la temperatura. En continuidad con la caracterización se llevaron a cabo estudios de porosidad, absorción de agua e hinchamiento. Esta serie de ensayos mencionados fueron complementados con fotografías de microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido. Debido a que el objetivo final del desarrollo de estos materiales concierne la regeneración de tejido óseo, se realizaron también estudios mecánicos del módulo de compresión de cada uno de los materiales obtenidos con el fin de caracterizar su resistencia. Al mismo tiempo, se generó una colaboración con un grupo de investigación del Departamento de Biología, Bioquímica y Farmacia quienes han comenzado a realizar los ensayos de viabilidad celular con los materiales sintetizados. [1] W.J. Landis, F. H. silver, J. W. Freeman. Collagen as a scaffold for biomimetic mineralization of vertebrate tissues.

(2006) J.Mater. Chem. 16, 1495- 1503. [2] Lee, S. J., Lim, G. J., Lee, J.-W., Atala, A., & Yoo, J. J. In vitro evaluation of a poly(lactide-co-glycolide)-collagen

composite scaffold for bone regeneration. (2006). Biomaterials, 27, 3466-3472.


[3] H.S. Gupta, J. Seto, W. Wagermaier, P. Zaslansky, P. Boesecke, P. Fratzl, (2006) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 103, 17741.


EFECTOS DE TAMAÑO EN LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍM ICAS DE NANOPARTÍCULAS METÁLICAS

Abel Sebastián Maldonado

1 Alumno de Doctorado en Ciencia y Tecnología de los Materiales



Director/Directores: Dra. Gabriela Cabeza (UNS) – Dra. Susana Ramos (UNCo)

Departamento cabecera: FISICA Los nanoclusters (NCs) exhiben propiedades físicas y químicas novedosas que difieren de las del material macroscópico y que se originan en la alta relación superficie-volumen y en el confinamiento de los electrones en volúmenes pequeños. Gran cantidad de estudios teóricos y experimentales sobre las propiedades de NCs están siendo realizados debido al gran interés que este tipo de sistemas despiertan por sus potenciales aplicaciones tecnológicas, muchas de las cuales, y particularmente en el caso de Pt, están relacionadas al proceso de catálisis heterogénea. En este trabajo investigamos mediante métodos teóricos de modelado ab initio las propiedades estructurales, cohesivas, magnéticas y vibracionales de NCs de Ptn (n = 2, 13, 55, 79, 85 y 147). Evaluamos tendencias en propiedades tales como la longitud de enlace promedio, la energía cohesiva por átomo y el momento magnético analizando la evolución de las mismas con el tamaño del cluster y comparando con resultados previos disponibles en la literatura [1]. Encontramos que el momento magnético decrece a medida que aumenta el tamaño del cluster, correlacionándose con un crecimiento en promedio de la distancia de enlace. Motivados por resultados experimentales que dan cuenta de un aumento de la temperatura de Debye (ΘD) medido para nanopartículas de Pt con respecto al Pt metálico [2], evaluamos además para estos NCs el espectro vibracional, información de la cual existen escasos estudios previos reportados en la literatura. Referencias [1] L. Xiao, L. Wang. J. Phys. Chem. A 108 (2004) 8605.

[2] L. J. Giovanetti, J. M. Ramallo-López, F. G. Requejo, D. I. Garcia-Gutierrez, M. Jose-Yacaman, A. F. Craievich, J. Phys. Chem. C 111 (2007) 7599.


DESARROLLO Y CARACTERIZACIÓN DE NANOSUSPENSIONES DE USO FARMACÉUTICO-VETERINARIO MEDIANTE TECNOLOGÍA DE

HOMOGENEIZACIÓN DE ALTA PRESIÓN

Walter Javier Starkloff 1


Lugar de trabajo: Cátedra Control de Calidad de Medicamentos, Dpto. Biología, Bioquímica y Farmacia – UNS -PLAPIQUI – UNS


Director:Dr. Santiago D. Palma – UNC Co-Director: Dra. Noelia L. Gonzalez Vidal – UNS Departamento cabecera: Departamento de Biología, Bioquímica y Farmacia

La biodisponibilidad del medicamento es un aspecto crucial para un óptimo tratamiento farmacológico. Los procesos de disolución en circunstancias fisiológicas y de permeación de membranas son determinantes claves de la calidad biofarmacéutica del medicamento. Si el proceso de disolución se encuentra bloqueado, o es lento o incompleto, el efecto terapéutico buscado resultará ineficiente o nulo.[1]

La solubilidad del fármaco en medios acuosos condiciona su velocidad de disolución. Se estima que alrededor del 40% de los nuevos fármacos son pobremente solubles o prácticamente insolubles en agua y que a la vez hasta un 50% de los fármacos que se administran por vía oral presentan problemas de formulación por ser lipofílicos. [2] Ante esta problemática, una estrategia eficiente consiste en la disminución del tamaño de partícula del fármaco a escala nanométrica, aumentando significativamente el área superficial en contacto con el medio fisiológico. Esto se traduce en una mayor velocidad de disolución para fármacos hidrofóbicos [3].

La Homogeneización a Alta Presión (HAP)es la técnica empleada en este trabajo experimental para obtener Nanosuspensiones (NSs) de Ivermectina (IVM), antiparasitario de amplio espectro con muy baja solubilidad acuosa. Al ser las NSs sistemas termodinámicamente inestables, su formulación requiere la selección de estabilizantes adecuados, como así también su proporción con respecto al fármaco. Los estabilizantes estudiados en este trabajo experimental comprenden tensioactivos (iónicos y no iónico) y polímeros hidrosolubles.

En particular, mostró un rendimiento satisfactorio la combinación IVM-Polisorbato 80 (T80)-Polivinilpirrolidona (PVP), en proporción 1:0,5:0,5, respectivamente. Con 40 ciclos de HAP a 800 bar, pudo disminuirse en tres órdenes de magnitud el tamaño de partícula del fármaco (220,7 µm a 150,4 nm). La velocidad de disolución se observó significativamente elevada con respecto al fármaco per se, como así también frente a la mezcla física de los componentes. Luego de seis meses de almacenamiento en condiciones controladas, no se observaron variaciones significativas en aspectos morfológico-cristalinos, comportamiento de disolución y distribución de tamaño de partícula de la NS de IVM, lo que indica un adecuado proceso de formulación. Referencias: [1] Cid Cárcamo, E.Cinética de disolución de Medicamentos,1ª Ed. (1981). [2] Lipinski, C. American Pharmaceutical Review5 (2002) 82-85. [3] Wu, L., Zhang, J., Watanabe, W.Advanced Drug Delivery Reviews63 (2011) 456-469.


DESARROLLO DE MATERIALES PARTICULADOS PORTADORES DE FÁRMACOS

MEDIANTE TÉCNICAS QUE INVOLUCRAN FLUIDOS SUPERCRÍTI COS.

Melany Denise Rosas

Planta Piloto de Ingeniería Química (PLAPIQUI)


Directora: Verónica Bucalá

Codirectora: María Verónica Ramírez Rigo


La administración de fármacos por vía pulmonar se caracteriza por una rápida respuesta clínica y por la capacidad de superar barreras terapéuticas como baja absorción oral y elevado metabolismo de primer paso hepático. La accesibilidad de los sistemas particulados a las diferentes zonas del sistema respiratorio depende fuertemente de las características de las partículas tales como forma, tamaño, densidad y carga superficial. Por ello, la modificación de propiedades de las partículas, aplicando conceptos de ingeniería de partículas, puede optimizar la eficacia y seguridad de los sistemas utilizando los dispositivos ya existentes, lo cual resulta rentable y atractivo desde el punto de vista farmacéutico.

En el marco de esta tesis doctoral se propone preparar materiales particulados inhalables basados en atenolol y albendazol con excipientes poliméricos biocompatibles mediante procesos a alta presión que involucran CO2 supercrítico. La técnicas basadas en fluidos supercríticos son procesos limpios desde el punto de vista ambiental y de salubridad del producto en comparación con técnicas de cristalización o extracción en solventes orgánicos. Específicamente para el diseño de partículas para inhalación permiten generar partículas muy pequeñas (en el orden de los nanómetros a los micrómetros) con diferente morfología y de forma elongada. Dentro del conjunto de técnicas disponibles, en este proyecto se propone la producción de partículas por los métodos de: 1) impregnación de polímeros asistida mediante scCO2 y 2) la precipitación asistida con antisolvente supercrítico (supercritical anti solventprecipitation, SAS). Para la caracterización de los productos particulados se utilizarán técnicas de análisis cristalográfico, térmico, de morfología, de distribución de tamaño de partícula, densidad, etc., complementados con mediciones de propiedades reológicas, cinéticas de disolución y estabilidad.

El diseño óptimo de las formulaciones inhalables requerirá establecer relaciones de relevancia tecnológica y biofarmacéutica entre la calidad del producto, el proceso de obtención y la aplicación propuesta. Para ello se analizará el efecto de la composición de la formulación y las condiciones operativas del proceso sobre las propiedades de las micropartículas obtenidas.

Se prevé que los materiales que se plantean producir, los cuales no existen en el mercado ni están reportados en patentes o literatura científica, mejoren la eficacia y seguridad de terapias para enfermedades crónicas. Además se espera que los conocimientos generados en el marco de la tesis contribuyan al diseño racional de productos de interés industrial.


DESARROLLO, CARACTERIZACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE NUEVO S SISTEMAS FARMACOTERAPÉUTICOS DE PRAZIQUANTEL OBTENI DOS

MEDIANTE HOMOGENEIZACIÓN A ALTA PRESIÓN

María Alejandra González 1


Lugar de trabajo: Planta Piloto de Ingeniería Química (PLAPIQUI, CONICET-UNS)

e-mail:[email protected]

Director/Directores: Dra. Noelia Gonzalez Vidal y Dra. Verónica Ramírez Rigo

Departamento cabecera: Biología, Bioquímica y Farmacia

La disolución del principio activo desde la forma farmacéutica es una propiedad crítica de la calidad biofarmacéutica de los medicamentos. Si esta etapa es lenta o incompleta, se convierte en limitante de la absorción del fármaco alcanzándose concentraciones sistémicas sub-terapéuticas. Este es un problema frecuente en formulaciones orales conteniendo fármacos pobremente solubles (Clase II/IV del Sistema de Clasificación Biofarmacéutica). Para mejorar la velocidad de disolución de fármacos existen diversas estrategias, entre ellas la reducción del tamaño de partículas por lo que las nanosuspensiones son sistemas de interés para optimizar la seguridad y eficacia de los tratamientos. Las nanosuspensiones son dispersiones de partículas nanométricas, con un tamaño por debajo de la micra, en un medio adecuado que garantice la estabilidad de las mismas, ya sea mediante el agregado de surfactantes iónicos y/o estabilizantes estéricos. En el presente plan de trabajo se plantea desarrollar, caracterizar y optimizar nanosuspensiones de Praziquantel (fármaco de muy baja solubilidad acuosa y absorción errática) obtenidas mediante homogeneización a alta presión, técnica enmarcada dentro de las técnicas "top-down". Esta es una tecnología simple, de alta reproducibilidad y de escalado industrial relativamente sencillo. Además, se la ha utilizado con éxito para procesar numerosos principios activos con problemas de solubilidad por lo que se la considera de aplicación universal. Se buscará establecer las ventanas operativas óptimas, seleccionar el mejor estabilizante, evaluar propiedades fisicoquímicas de interés, caducidad farmacéutica y performance biofarmacéutica de las formulaciones. Las estrategias de diseño y los productos a desarrollar pretender ser plataformas tecnológicas innovadoras para mejorar la farmacoterapia actual de parasitosis como parte de formulaciones liquidas o solidas.


INFLUENCIA EN EL COEFICIENTE DE ROCE DE PARÁMETROS DE RUGOSIDAD EN CHAPAS DE ACERO, CORRELACIÓN ENTRE TRI BOLOGÍA Y

MEDIO AMBIENTE

Patricia Benedetti1


Lugar de trabajo: Departamento de Física – Laboratorio de Metalurgia - UNS


Director/Directores: Lucio Iurman

Departamento cabecera: Depto de Ingeniería

Es bien sabida la importancia del coeficiente de rozamiento en el estampado de chapas metálicas. Los valores obtenidos dependen de los parámetros de rugosidad superficial tanto de la chapa como de la herramienta utilizada, además de la viscosidad del lubricante que se usa en el ensayo y de la velocidad con que se realiza el proceso.

En estos casos de trabajado mecánico, empiezan a actuar diferentes sistemas de deformación, con lo cual cambia la superficie del metal incidiendo directamente en las propiedades de la misma.

Tanto en los accionamientos de máquinas y equipos como en los procesos industriales de producción, es necesario que el roce entre piezas sea pequeño, de esta manera se logra minimizar el desgaste y el consumo de energía. Uno de los objetivos de la tribología es controlarla para evitar costos innecesarios. De esta manera se está accionando en forma positiva sobre la naturaleza, ya que se aumenta la vida útil de las herramientas utilizadas, lo que lleva a un ahorro de energía y de recursos naturales que impactan favorablemente en el medio ambiente.

Entonces toma mucha importancia poder cuantificar el roce mencionado y sobre todo, los efectos del deslizamiento de un material sobre otro bajo diferentes regímenes de lubricación.

En esta charla se comentarán los resultados que se obtuvieron de distintos ensayos de rozamiento considerando variables como el estado inicial de las muestras y diferente lubricación de las mismas.

Se usaron dos chapas de características composicionales similares y de distinta rugosidad, se hacen probetas de 50 mm x 600 mm de cada chapa, haciendo coincidir su longitud mayor con la dirección de laminación. Las probetas se acondicionaron, lavaron y lubricaron con dos tipos de lubricantes distintos:Prelube y TSD996.

Los ensayos se realizaron en una máquina construida en el Laboratorio de Metalurgia, que combina la propuesta de Inland con la recomendación Renault para evaluar lubricantes.

Se usó una velocidad de deslizamiento de la probeta de 187 mm/s y se aplicó una fuerza normal de mordaza N = 5000N. En cada ensayo se registraron los valores de fuerza de arrastre F y fuerza N de mordazas con un adquisidor de datos con una frecuencia de 44 capturas por segundo.


EVOLUCION MICROESTRUCTUTAL DE UNA ALEACION 45Ni-35C r ENVEJECIDA A ALTAS TEMPERATURAS

Matías H. Sosa Lissarrague 1


Lugar de trabajo: Departamento de Ingeniería – UNS – Laboratorio de Metalurgia y

Tecnología Mecánica e-mail: [email protected] / [email protected]

Director/Directores: Dr. Alberto C. Picasso

Departamento cabecera: Ingeniería

El objetivo de este trabajo fue investigar el efecto de los tratamientos térmicos sobre la evolución de la microestructura y las propiedades mecánicas en la aleación de base Ni ET45 micro, producida en la forma de tubos colados por centrifugación y fortalecida mediante la precipitación de carburos. Se utilizaron para el análisis técnicas tales como, microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido, difracción de rayos X y dureza Vickers, luego de diferentes tratamientos térmicos. La microestructura en la condición as-cast se forma por una matriz austenítica y una red de carburos eutécticos primarios del tipo MC y M7C3. Luego del envejecimiento, se observa la precipitación de carburos secundarios con morfología del tipo acicular, ricos en Cr, que precipitan desde los bordes interdendríticos hacia el interior de la matriz. Dicha morfología se mantiene estable bajo las condiciones de temperatura y tiempos de envejecimiento. Estos carburos secundarios, presentan sitios de nucleación y crecimiento; lo cual, por su naturaleza y distribución, podrían corresponderse a carburos del tipo M23C6

[1,2]. Además, los carburos primarios del tipo M7C3 parecen transformar al tipo M23C6 mientras que, aquellos del tipo MC lo harían hacia una fase intermetálica rica en Si, tal como lo señalan distintos autores [3-5]. Referencias: [1] F. C. Nunes, et al., Materials Characterization 58 (2007) pág. 132-142 [2] L. H. de Almeida, et al., Materials Characterization 49 (2002) pág. 219-229 [3] T. Sourmail, Materials Science and Technology 17 (2001) pág. 1-14 [4] R. Voicu, et al., Materials Characterization 60 (2009) pág. 1020-1027 [5] A. Reihani, et al., Engineering Failure Analysis 52 (2015) pág. 97-108


DISEÑO DE ACUMULADOR DE LITIO CON MATERIALES VÍTREO S

Marclo Alejandro Anton 1


Lugar de trabajo: Departamento de Química – UNS – IFISUR

Grupo de Estudio Sobre Energía – UTN – FRBB e-mail: [email protected]

Director/Directores: Dra. Marisa A. Frechero (UNS) / Dr. Horacio R. di Prátula (UTN)

Departamento cabecera: Química

Debido a la Creciente necesidad de generación y almacenamiento de energía y teniendo en cuenta los condicionamientos medioambientales y la eficiencia del sistema, se promueven las Energías Renovables como método de generación, la cual requiere métodos eficientes de almacenamiento (Ej: baterías recargables). Este tipo de almacenaje de energía, requiere tener en cuenta a sus elementos medulares que funcionan como electrolitos y electrodos en los diferentes dispositivos de almacenamiento.

Entre los tipos posibles encontramos la Batería de Litio con base de Materiales vítreos, que por ser de estado sólido tienen un menor deterioro, menor riesgo que los electrolitos líquidos, un diseño simple, un sellado natural, resistencia a las vibraciones, a la presión y variaciones de la temperatura. El método de síntesis relativamente simple, Facilidad que presentan de controlar su composición química y con esto la conducción iónica, electrónica o mixta deseada, son los elementos elegidos para este estudio.

La forma de Pila elegida es la tipo botón, debido a la disponibilidad de equipo en los laboratorios y la posibilidad de repetitividad de construcción de los prototipos.

Como primer prototipo se realizó una pila utilizando un molde cilíndrico de 10 mm de diámetro. Se utilizó una balanza de precisión para el pesaje de los diferentes materiales (Cátodo, Ánodo y Electrolito), los cuales fueron prensados con una prensa manual, manteniendo la muestra a una fuerza de compresión de 6 Toneladas durante 10 minutos; esto logra tener capas bien compactas logrando una Pila sólidamente armada.

Para evaluar la conductividad iónica y eléctrica, lo cual es la principal barrera del Litio, es esencial tener conocimiento de los valores representativos de los parámetros eléctricos propios de los materiales que forman los electrodos y el electrolito, por lo que debemos conocer la Impedancia. La medición de la impedancia, se realiza a temperaturas en las que la mayoría de las pilas decae su eficiencia, en un ambiente controlado, en un rango de 50°C a 300°C, aplicando Frecuencia variable y una Tensión de perturbación de 5 mV, con lo cual se obtienen la Curva de impedancia de la pila. Para evaluar la capacidad de almacenamiento y la duración de la batería, luego debemos tener la capacidad específica, tensión alcanzada y ciclos de vida, para lo cual se debe armar un protocolo de ensayo. Referencias: No

tercerasterceras jornadas de jornadas de ciencia y ... · consejo coordinador promat presidenta:...

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