El objetivo fundamental de esta Tesis Doctoral es el estudio y desarrollo de un procedimiento de formulación de imprimaciones epoxis en base disolvente, curables a temperatura ambiente y con elevada capacidad protectora frente a la corrosión de aceros al carbono.El procedimiento de formulación desarrollado se basa, principalmente, en la utilización de técnicas electroquímicas, mecánicas y calorimétricas que permitan seleccionar de forma progresiva los componentes más adecuados, así como sus proporciones óptimas según el fin perseguido.El estudio se inició con la selección de la matriz orgánica, a continuación se determinó el pigmento y la cantidad de plastificante, para finalmente definir las proporciones de endurecedor y catalizador. Todas estas etapas han sido contrastadas por distintas técnicas, obteniéndose resultados concordantes y acordes con el objetivo propuesto.Una nueva técnica electroquímica, AC/DC/AC, ha sido desarrollada en la presente tesis con resultados coherentes con la técnica de espectroscopia de impedancia electroquímica y los ensayos tradicionales, pero con la enorme ventaja de su corta duración (menos de 24 horas).Finalmente, todo el trabajo realizado ha permitido formular una imprimación que posee como características más relevantes su curado a temperatura ambiente, una elevada resistencia a corrosión y unos costes moderados, y está basada fundamentalmente en:- Diglicil éter de bisfenol A (DGEBA).- Endurecedor tipo poliamina alifática.- Catalizador tipo amino fenol.- Pigmentación anticorrosiva no tóxica.- Butil-bencil ftalato como plastificante.- Disolventes: metoxipropanol y metiletilcetona.

El sector ferroviario, en las líneas de Alta Velocidad, apuesta por piezas inyectadas con polímeros técnicos de altas prestaciones, como son los topes de guía de poliamida reforzada con fibra corta de vidrio. El mantenimiento y renovación de vía, que periódicamente se lleva a cabo, en ocasiones, genera grandes acumulaciones de estos elementos, que se suman a las piezas producidas para tal fin, desechadas por no superar los controles de calidad, y las mazarotas generadas en la inyección. En esta Tesis se ha determinado que existe un grado de reciclabilidad óptimo de los topes de guía, que garantiza su uso industrial en condiciones de máxima seguridad, en aras de, preservar las fuentes naturales de obtención de materia prima, contribuyendo a la sostenibilidad del medio ambiente, y de potenciar un importante ahorro económico. / The railway sector, high-speed lines, bets on injected pieces with high performance technical polymers, such as short glass fiber reinforced polyamide flanged plates. The maintenance and track renewal, which regularly takes place, sometimes, generate large accumulations of these elements. These accumulations join to the produced pieces for this purpose, dismissed for failing quality controls, and risers generated in the injection. In this thesis it has been determined that there is an optimal degree of recyclability of flanged plates, which guarantees their industrial use in high security conditions, in order to preserve the natural sources of procurement of raw material, contributing to the sustainability of the environment, and promote significant economic savings.

El polidimetilsiloxano (PDMS) es un polímero amorfo en base inorgánica con grupos pendientes que le imparten hidrofobicidad que es ampliamente utilidado en aplicaciones biomédicas. Debido a la baja energía superficial del PDMS, su adhesión es pobre. En algunas aplicaciones biomédicas (catéteres, prótesis) se requiere adhesión para lo cual se modifica superficialmente. Los plasmas generados en condiciones de no-equilibrio, también llamados plasmas fríos, han sido utilizados en el tratamiento superficial de PDMS para aumentar su energía superficial, pero las modificaciones producidas son poco estables, produciéndose una rápida recuperación de la hidrofobicidad (hydrophobic recovery). La estabilidad de las modificaciones superficiales del PDMS depende de las características del plasma utilizado para su tratamiento, por lo que el objetivo de la tesis doctoral se centra en la utilización de diferentes tipos de plasmas fríos para modificar las propiedades superficiales de PDMS de manera que simultáneamente se aumente su estabilidad y se mejore su adhesión. Otro aspecto innovador en el estudio consiste en la discriminación y optimización de las condiciones de tratamiento con plasma utilizando un diseño estadístico de experimentos, lo que he permitido modelar el efecto del tratamiento con plasma de superficies de PDMS empleando los ángulos de contacto y la química superficial como variables respuesta. Se ha estudiado el efecto de los diferentes tipos de plasma en la hidrofobicidad y la energía superficial del PDMS mediante medidas de ángulo de contacto. Las modificaciones en la química superficial han sido evaluadas usando espectroscopia infrarroja en modo de reflectancia total atenuada (FTIR-ATR) y espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS), mientras que los cambios en la morfología y nanorugosidad superficial se monitorizaron usando microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía de fuerza atómica (AFM). Las propiedades de adhesión del PDMS se evaluaron mediante ensayos de adhesión en pelado en T y de cizalla a solape simple, utilizando un adhesivo sensible a la presión (PSA) en base acrílica para uso médico. Estas propiedades fueron además monitorizadas en función del tiempo tras el tratamiento con plasma para determinar la estabilidad de las modificaciones producidas. En general, el tratamiento superficial de PDMS con plasma produce oxidación de las cadenas de polisiloxano por sustitución de los grupos metilo por grupos hidroxilo, lo que aumenta la polaridad y la energía superficial, incrementando las propiedades de adhesión. Se produce el entrecruzamiento de cadenas mediante condensación de los grupos hidroxilo, formando una delgada capa superficial con estructura de sílice. Cuando las características del plasma son demasiado agresivas aparecen grietas superficiales favoreciendo la recuperación hidrofóbica por difusión de especies apolares desde el seno del PDMS hacia la superficie, así como por la reorientación de los nuevos grupos polares en la superficie hacia el seno del material. Este fenómeno se minimiza optimizando las condiciones de tratamiento empelando un diseño estadístico de experimentos. En sistemas de generación de plasma a baja presión, tratamientos con baja potencia durante largos tiempos mejoran la funcionalización de la superficie del PDMS, y el uso de mezclas de argón y oxígeno como gas plasmógeno resulta más efectivo que el empleo de los gases puros; la presión de trabajo tiene un papel fundamental en la estabilidad de las modificaciones producidas. En sistemas de antorcha de plasma atmosférico el tiempo de tratamiento y la distancia de la boquilla a la superficie son los parámetros más relevantes en la oxidación superficial del PDMS, mientras que en sistemas de plasma atmosférico de doble barrera dieléctrica, el voltaje, el tiempo de tratamiento y la distancia entre electrodos son las variables críticas en la efectividad del tratamiento superficial. Finalmente, la deposición de monómeros mediante antorcha de plasma permite generar nanoestructuras superficiales en el PDMS aportándole características de superhidrofobicidad.

Los compuestos orgánicos conjugados han sido investigados ampliamente debido a su versatilidad para integrarse con otros materiales a través de métodos de bajo coste y a su idoneidad para una amplia gama de aplicaciones optoelectrónicas; por ejemplo, transistores de efecto de campo, células solares, LEDs y láseres, entre otros. Actualmente existe un interés particular en los materiales orgánicos para láser promovido por el desarrollo de aplicaciones biomédicas y de telecomunicaciones. De hecho, el desarrollo de técnicas bottom-up en la síntesis orgánica y de métodos computacionales químico-cuánticos permiten el diseño inteligente de compuestos orgánicos con propiedades a medida que pueden ser beneficiosas para tales aplicaciones. En este sentido, comprender la relación entre las características estructurales de los compuestos orgánicos y sus propiedades optoelectrónicas es una etapa obligatoria en el proceso de diseño. En el desarrollo de esta tesis se evalúan las propiedades fotofísicas de dos familias de compuestos orgánicos –perilenodiimidas y nanografenos– dispersos en matrices inertes con el objetivo de mejorar su funcionamiento como materiales activos para láseres. En particular, se han llevado a cabo tres actuaciones: 1) la investigación sistemática de dos polímeros termoplásticos comerciales, poliestireno y polimetilmetacrilato, como matrices inertes para dispersar compuestos de perilenodiimida con un enfoque en optimizar las propiedades de la guía de ondas y reducir los requisitos de energéticos de los dispositivos; 2) conocer los mecanismos de fotodegradación y quenching de la fotoluminiscencia en derivados de perilenodiimida dispersos en películas de poliestireno con el objetivo de obtener dispositivos más duraderos y eficientes; y 3) estudiar las propiedades fotofísicas de compuestos novedosos de la familia de los nanografenos dispersos en matrices inertes con el fin de comprender la relación entre su estructura –borde, heteroátomos, sustituyentes– y su ganancia óptica. / Ministerio de Economía y Competitividad y Fondo Social Europeo (BES-2016-077681 y MAT2015-66586-R)

Por su elevada biocompatibilidad, resistencia a la corrosión y resistencia específica, entre otras, el titanio es ampliamente utilizado en el campo de la biomedicina. No obstante, su rigidez resulta elevada en comparación con la del hueso cortical humano, lo que genera problemas por debilitamiento óseo. Por otra parte, pese a que se considera un material bioinerte, es necesario generar rugosidad superficial, con una porosidad y tamaño de poro adecuado para permitir el desarrollo óseo y reducir así el tiempo de recuperación del paciente. Además, la elevada reactividad del titanio dificulta su procesado, pues la reacción con elementos intersticiales deteriora en gran medida sus propiedades. En la presente investigación se han desarrollado piezas porosas de la aleación Ti6Al4V, con una rigidez similar a la del hueso cortical humano y resistencia suficiente para permitir su uso como implante. Para ello se han empleado dos técnicas pulvimetalúrgicas distintas, como son la sinterización de microesferas y el método de espaciadores. El estudio previo de reactividad realizado reveló una interacción máxima sobre gres y alúmina, y una reacción mínima sobre itria, lo que condujo a la obtención de las mejores propiedades mecánicas y menor fragilización. Las piezas porosas de Ti6Al4V desarrolladas por sinterización de microesferas presentan una porosidad abierta e interconectada, con un tamaño de poro proporcional al tamaño de las microesferas. Presentan una rigidez inferior al 40% de la del material sólido, con unas propiedades mecánicas que aumentan con la temperatura y tiempo y evolucionan de forma inversa con el tamaño de la microesfera, siendo éste el parámetro de mayor influencia. Por el contrario, las piezas obtenidas por el método de espaciadores presentan una porosidad cerrada y aislada. La rigidez de éstas oscila entre un 20 y 65% en relación a la del material sólido y, al igual que el resto de propiedades mecánicas, depende principalmente del contenido en bicarbonato. / Reig Cerdá, L. (2010). Desarrollo de piezas porosas de Ti6Al4V mediante técnicas pulvimetalúrgicas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/7284

La tesis doctoral que se presenta, se basa en la obtención de células solares híbridas sobre sustrato cerámico. Para ello ha sido necesario durante la ejecución de la misma el estudio, experimentación, caracterización y optimización de cada una de las capas que la componen. Siendo estas capas: 1. Esmalte cerámico. Dicha capa desempeña la función de capa barrera entre la cerámica y el material fotovoltaico. En la tesis se ha desarrollado la formulación, caracterización y procesado del mismo. 2. Contacto trasero. El contacto trasero de la célula ha de ser un material conductor de la corriente eléctrica y que además presente un buen anclaje físico y químico con la cerámica, además de que su nivel de energía de Fermi sea el adecuado para la trasmisión de las cargas generadas en el material fotovoltaico y así poder recolectarlas en el circuito externo. 3. Material transportador de cargas. Se ha empleado ZnO nanoestructurado como transportador de cargas obtenido por vía electroquímica. El estudio realizado de esta capa ha sido el más exhaustivo, obteniendo los modelos de nucleación y crecimiento del mismo, así como el desarrollo de una novedosa técnica de electrodeposición que permite la obtención de nanoestruturas de ZnO con las propiedades óptimas para su funcionalidad. 4. Material fotovoltaico. Como material fotovoltaico se ha empleado una unión de sendos polímeros P3HT y PCBM, empleada en dispositivos poliméricos convencionales. 5. Capa de contacto delantero MoO3-Au. / Reyes Tolosa, MD. (2012). Modelo de nucleación y crecimiento de capas nanoestructuradas de óxido de zinc sobre sustratos cerámicos con aplicación a materiales fotovoltaicos híbridos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14725

En la actualidad, en el desarrollo de implantes metálicos y, en particular el de los dentales, se necesitan métodos innovadores que permitan desarrollar nuevos procesos y materiales con mayor velocidad de osteointegración, para conseguir una unión hueso-implante óptima en todo tipo de pacientes, incluso en aquellos donde el uso de implantes dentales se desaconseja por tener mermada la capacidad para la regeneración ósea. El titanio y algunas de sus aleaciones son materiales reconocidos como biocompatibles y los más empleados para la fabricación de implantes dentales. Sin embargo, en algún tipo de pacientes, los tiempos necesarios para la osteointegración son más elevados de lo deseable. Así pues, poder reducir los tiempos de cirugía requeridos en este tipo de operaciones, así como poder abarcar un mayor abanico de posibles pacientes tiene una gran relevancia clínica. Una vía innovadora e incipiente para solucionar este inconveniente consiste en desarrollar nuevos recubrimientos osteoinductores que mejoren las propiedades de los implantes metálicos dentales. El objetivo principal de esta Tesis Doctoral se centra en desarrollar recubrimientos con propiedades osteoinductoras para implantes dentales metálicos que mejoren su osteointegración, de forma que se reduzcan los tiempos para su integración. Se pretende dotar además a estos recubrimientos de una propiedad añadida, como es la capacidad de liberación de agentes terapéuticos cuando la situación lo requiera, evitando, por un lado las infecciones o procesos inflamatorios y, por otro lado, la ingesta de medicamentos por cualquier otra vía. Para alcanzar estos objetivos, se propone la preparación de un recubrimiento híbrido orgánico-inorgánico obtenido mediante procesos de tipo sol-gel. La idea base subyacente en los desarrollos efectuados se centra en conseguir que el contacto del implante metálico con los tejidos vivos pueda establecerse a través de un material degradable con el tiempo que potencie la adhesión y proliferación celular, y la posterior mineralización. / Hernández Escolano, M. (2012). Desarrollo de recubrimientos híbridos osteoinductores para implantes dentales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14981

Una de las principales tareas de la ciencia de los materiales es la mejora de las propiedades mecánicas y tribológicas en las piezas de máquinas a través de la protección superficial. La utilización de los recubrimientos cerámicos en la industria permite el incremento en la fiabilidad de la maquinaria técnica existente, la reducción del coste de mantenimiento y la prolongación de su vida útil. Una de las tecnologías con mayor potencial en este campo es la proyección térmica de polvos. La disminución de la escala del tamaño de partícula de los polvos de partida para la fabricación del recubrimiento hasta niveles submicrométricos y nanométrico mejora significativamente su tenacidad, dureza y resistencia al desgaste Existen muchas técnicas de proyección térmica, sin embargo, por numerosas causas la proyección de suspensiones por plasma SPS es la única técnica desarrollada hasta el momento que permite proyectar directamente las partículas en suspensión. Esta es una técnica versátil, fácilmente adaptada a la industria y de menor coste económico que permite obtener recubrimientos cerámicos de diferentes composiciones. En esta investigación se presenta un estudio de la microestructura y las propiedades mecánicas de los recubrimientos cerámicos de base alúmina-titania (87% Al2O3- 13% TiO2) obtenidos por la proyección de suspensiones por plasma atmosférico utilizando como material de partida polvos con tamaños de partícula submicrométrico y nanométrico. Se utilizaron dos métodos de proyección para obtener los recubrimientos, proyección por plasma atmosférico (APS) y proyección de suspensiones por plasma (SPS). Se ha conseguido obtener un recubrimiento que mantiene una microestructura a escala nanométrica solamente por el método de SPS. Se ha demostrado que las propiedades de los materiales estudiados como la dureza, modulo de elasticidad y resistencia al desgaste aumentan con la disminución del tamaño de partícula del material de partida. El estudio exhaustivo de la microes / Klyatskina ., E. (2012). Desarrollo y caracterización de recubrimientos cerámicos nanoestructurados obtenidos mediante proyección por plasma atmosférico [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16270

El presente y el futuro de la industria textil están íntimamente ligados al concepto de textil técnico, artículos éstos concebidos para su aplicación en diferentes segmentos de mercado: salud y ámbito hospitalario, industria naval, aeronáutica y de automoción, sector de construcción e ingeniería civil, defensa e industria militar, etc. En el presente proyecto de investigación se ha contemplado la funcionalización de fibras de polipropileno mediante la aditivación de nanopartículas de plata. De esta forma, se persigue la funcionalización de este material textil con el objetivo de que estas fibras exhiban propiedades antibacterianas y antifúngicas intrínsecas, aumentando así sus posibilidades de aplicación en el campo de textiles de uso médico. El desarrollo de hilos de polipropileno aditivados con nanopartículas de plata ha requerido de un proceso previo de aditivación de la granza polimérica mediante la utilización de un sistema de extrusión de doble husillo co-rotante. Se ha evaluado la influencia de la velocidad de extrusión, de la concentración de nanoplata y de la naturaleza y concentración de diferentes agentes compatibilizantes sobre la homogeneidad de la mezcla polímero-nanopartícula. Se ha optimizado la mezcla polipropileno-nanoplata con vistas a su aplicación en el proceso de hilatura por fusión de hilos multifilamento. Se ha estudiado la influencia de la relación de estirado y de la concentración de nanopartículas de plata en las propiedades térmicas, mecánicas y bioactivas de los hilos funcionales desarrollados. Los hilos multifilamento objeto de estudio presentan configuración monocomponente y bicomponente con sección corteza-núcleo. En el estudio del grado de dispersión de las nanopartículas de plata en la matriz de polipropileno se ha hecho uso de los siguientes técnicas analíticas: difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). Igualmente, se ha caracterizado la estabilidad térmica / Fages Santana, E. (2012). INVESTIGACIÓN DE FIBRAS DE POLIPROPILENO ADITIVADAS CON NANOPARTÍCULAS DE PLATA PARA LA MEJORA DE PROPIEDADES BIOACTIVAS EN EL SECTOR TEXTIL [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/21065

Las aleaciones de titanio con microestructura ß destacan sobre todo por sus buenas propiedades específicas, su resistencia a la corrosión y por su bajo módulo elástico que las hacen muy apropiadas para su utilización como biomaterial en implantología ya que reducen de forma drástica fenómenos indeseados como el apantallamiento de tensiones. Existen grandes dificultades para procesar este tipo de aleaciones pero la pulvimetalurgia convencional se muestra como una de las mejores opciones. Unido a la mezcla elemental de polvos se aprovecha la gran reactividad del titanio para obtener aleaciones homogéneas a pesar del carácter refractario de los principales aleantes betágenos del titanio. Pero esta gran reactividad entorpece el procesado ya que se debe tener especial cuidado para no contaminar u oxidar el material. En este trabajo se ha desarrollado una serie de aleaciones de titanio tipo ß procesadas por pulvimetalurgia y mezcla elemental de polvos. Se ha utilizado el niobio como principal elemento de aleación betágeno, y se ha incluido pequeños contenidos de estaño estudiándose la influencia de éste como tercer elemento en la aleación. En primer lugar se ha optimizado el procesado logrando un nivel de repetitividad y homogeneidad muy alto. Se ha estudiado las microestructuras obtenidas para comprender el comportamiento mecánico de las mismas así como su comportamiento frente a la corrosión simulando las solicitaciones requeridas como biomaterial. Se ha puesto especial hincapié en la determinación del módulo elástico por diferentes métodos de modo que permita un mayor acercamiento a la modificación del mismo mediante aleación, y todo ello comparado con los resultados alcanzados por otros investigadores. Los resultados obtenidos muestran que las aleaciones desarrolladas mediante la adición de 2 y 4 % de estaño a aleaciones base Ti 30Nb, así como la técnica de procesado seleccionada son una gran alternativa, desde el punto de vista de propiedades, y económicamente viable. / Devesa Albeza, F. (2013). Desarrollo y caracterización de aleaciones Ti-Nb-Sn obtenidas por vía pulvimetalúrgica [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/28211