Fabricación de materiales compuestos: una oportunidad para la colaboración interdisciplinaria
Tan diversos son sus usos y propiedades, que los materiales compuestos pueden ser claves para el desarrollo de todo tipo de proyectos. En la Escuela de Ingeniería Química PUCV, este aporte se realiza desde la línea de investigación ‘Materiales y solventes funcionalizados para ingeniería’, en especial, gracias al trabajo de la académica Dreidy Vásquez.
Esta área considera el desarrollo de materiales en todos sus estados, que gracias a sus propiedades particulares permitan operar nuevos procesos o introducir mejoras sustantivas a procesos actualmente en uso.
En el último tiempo, Dreidy junto a Francisco Pizarro, profesor de la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Javier Castro, cofundador de Ocular3D; ha estado desarrollando un proyecto para crear antenas de metal-cerámica con impresoras 3D que cuenta con el financiamiento de la Corporación de Fomento a la Producción (CORFO), a través de la convocatoria ‘Súmate a Innovar’.
Aunque esta indagación tiene un componente disciplinar más ligado a la Ingeniería Eléctrica, el aporte desde la EIQ es de vital importancia, dado que es necesario estudiar y fabricar materiales compuestos de alta conductividad y que tengan características eléctricas para disminuir el costo de las antenas.
El propósito de fabricar materiales compuestos es conseguir una combinación de propiedades que no es posible obtener de las versiones originales y puede estar vinculadas a la rigidez, resistencia, peso, rendimiento a alta temperatura, resistencia a la corrosión, dureza o conductividad.
Cabe destacar que este proyecto, considera la participación de estudiantes tesistas. Actualmente, 4 alumnos de Ingeniería Civil Química e Ingeniería Civil en Metalurgia Extractiva están contribuyendo a su ejecución.
Otras aplicaciones
A partir de este desarrollo de materiales compuestos en 3D, la académica ha estado combinando esta línea con otra área en que ha desarrollado su indagación: la fotocatálisis.
En la Ingeniería Química, este proceso se refiere a la aceleración de una fotorreacción en presencia de un catalizador. Sus usos pueden ser muy diversos, pero en particular la académica Dreidy Vásquez ha trabajado en eliminar compuestos tóxicos orgánicos presentes en el agua a través de este mecanismo.
En esta línea, un nuevo grupo de tesistas van a sintetizar ácido poliláctico (PLA) con nanopartículas de óxido de titanio en impresoras 3D para mejorar el proceso fotocatalítico y así degradar anilina.
Previamente, ya se ha publicado el artículo Visible-light photocatalytic degradation of aniline blue by stainless-steel foam coated with tio2 grafted with anthocyanins from a maqui-blackberry system, que documenta el uso de antocianinas extraídas de maqui y moras como sensibilizador del dióxido de titanio para mejorar la absorción de luz solar y así degradar la anilina sin la necesidad de luz ultravioleta.
Los resultados de este estudio fueron exitosos: se logró una degradación de color de la anilina en un 93%. Además, la académica planifica una continuación de esta exploración que intente mineralizar el compuesto orgánico.
Colaboración internacional
El último proyecto que se está llevando a cabo en esta línea está asociado a la colaboración con dos académicas de la Universidad de Cartagena, Colombia: Martha Cuenca y Adriana Herrera.
Ambas docentes realizaron estadías en la EIQ y, fruto de esta cooperación, hoy se encuentran estudiando materiales para utilizar en sensores que puedan medir metales pesados en el agua. Aun en pequeñas cantidades, la presencia de plomo, cadmio, arsénico o mercurio en el agua representa una amenaza para los seres vivos, por eso su detección es indispensable para prevenir enfermedades asociadas a su consumo.
“Estamos pensando en tratar agua de procesos, por ejemplo, de empresas de alimentos. El objetivo sería identificar si tienen metales pesados para que la industria pueda tomar los correctivos para eliminarlos”, comenta Dreidy Vásquez.
Este proyecto además tiene otro propósito: aprovechar las propiedades semiconductoras del disulfuro de molibdeno, un subproducto de la minería del cobre.
La particularidad en este material, reside en su similaridad con el grafito en cuanto a estructura. El trabajo de la académica de la EIQ será exfoliar la molibdenita para obtener de 1 a 10 capas por partículas y luego utilizar eso para modificar los sensores Dropsens, que pueden ser encontrados a nivel comercial.
Además, se podría seguir indagando en las combinaciones con otros materiales para sensibilizar aún más la detección de los metales pesados, comenzando con la funcionalización de las nano-hojuelas de MoS2-2D obtenidas en la EIQ con nanopartículas de ZnO desarrolladas por la académica Adriana Herrera en la Universidad de Cartagena. “En esta etapa vamos a probar todo a nivel de laboratorio con soluciones estandarizadas, pero más adelante tanto nosotros como en la Universidad de Cartagena podremos realizar mediciones en cursos de aguas que están cerca de operaciones mineras”, finaliza.
Te invitamos a revisar el artículo Induction Heating Consolidation of TiO2 Sol-Gel Coating on Stainless Steel Support for Photocatalysis Applications
