El presente trabajo se enfoca en el estudio y caracterización de polímeros extraídos a partir de las algas peruanas Chondracanthus Chammissoi y Nostoc Commune. Adicionalmente, se desarrollaron compuestos a base de estos biopolímeros, reforzados con nanoarcilla Cloisita®Na+, whiskers de quitina y nanopartículas de almidón. Los ensayos realizados se dividieron en cuatro partes: ensayos de caracterización estructural (espectroscopía infrarroja, espectroscopía Raman, resonancia magnética nuclear), ensayos de análisis térmicos (análisis termogravimétrico, calorimetría de barrido diferencial), ensayos mecánicos; y ensayos morfológicos, que comprenden microscopía electrónica de barrido. Del trabajo desarrollado, se pudo evaluar la composición de los biopolímeros extraídos. La presencia de los grupos éster sulfato (-OSO3) permitieron determinar que la carragenina extraída de Chondracanthus Chammissoi es del tipo híbrido, ya que contiene los tipos kappa, iota, nu (к/ἰ/ʋ). Por otro lado, los polisacáridos del alga Nostoc Commune no han sido plenamente identificados. Sin embargo, se conoce que son polisacáridos extracelulares que están compuestos por diversos monosacáridos como glucosas, galactosas, arabinosas y xilosas. Los estudios realizados por difracción de rayos X mostraron que los nanocompuestos desarrollados son del tipo intercalado, como lo demuestran los estudios por difracción de rayos X. Sin embargo, los ensayos realizados por espectroscopía infrarroja (FTIR) no muestran formación de nuevos enlaces que indiquen una interacción química entre refuerzos y matrices, por lo que los refuerzos solo estarían unidos por fuerzas de Van der Waals. Por tanto, se concluye que ambos organismos poseen biopolímeros totalmente diferentes, lo que ha sido revelado por la presencia del grupo éster sulfato característico de la carragenina. Ambos biopolímeros han demostrado la capacidad de formar films y por ello se han podido desarrollar nanocompuestos con Cloisita Na+, whiskers de quitina y nanopartículas de almidón. En futuros trabajos, se contempla seguir trabajando en el desarrollo de nanocompuestos, empleando las propiedades gelificantes de estos polímeros, tales como el desarrollo de hidrogeles y geles inteligente (Smart gels).

Ingeniero Civil Químico / En los últimos años, los materiales con propiedades antimicrobianas han generado gran interés, ya sea para su uso en envasado de alimentos o insumos médicos. Mediante nanocompuestos que incorporen la fase anatasa del dióxido de titanio (TiO2), es posible conseguir un notable efecto biocida sobre una gran cantidad de microbios. Ante la presencia de luz UV en la superficie del TiO2 se producen reacciones de tipo redox que generan radicales que pueden oxidar compuestos o células absorbidas, los que destruyen una amplia gama de microorganismos. En este contexto se decidió estudiar la preparación de nanocompuestos con TiO2 mediante polimerización in-situ. El objetivo del trabajo es preparar nanocompuestos de Polietileno-co-octadeceno con TiO2 y estudiar sus principales propiedades térmicas y mecánicas. Para ello, se prepararon nanocompuestos con 3 distintas matrices orgánicas, variando el contenido de octadeceno alimentado al reactor durante la polimerización: 0 [mol/L], 0,0625 [mol/L] y 0,375 [mol/L]. Las nanopartículas utilizadas fueron: nanoesferas de TiO2, nanoesferas de TiO2 modificadas con Hexadecil trimetoxisilano y nanotubos de TiO2. Las nanopartículas fueron previamente caracterizadas mediante TEM, DRX y EDX. Se registró un aumento en la actividad catalítica con el incremento de octadeceno en el polímero, tendencia que se mantuvo en los nanocompuestos alcanzando actividades de hasta 11000 Kg mol-1 bar-1 hr-1, que se explica por el efecto comonómero. Sin embargo, al comparar un copolímero con un nanocompuesto con la misma fase orgánica no se observaron cambios importantes, a excepción de los nanotubos, donde las actividades presentaron un drástico descenso, con valores entre los 450 y 3000 Kg mol-1 bar-1 hr-1. Se encontró que para cargas de nanopartículas de TiO2 de 3% y 5%, en la matriz de Polietileno, no se presentan mayores cambios en las propiedades mecánicas del material (módulo elástico, límite de fluencia, elongación en ruptura). En los nanocompuestos con la matriz con baja alimentación de octadeceno se observó una disminución en estas propiedades en comparación al copolímero. Para los nanocompuestos con la mayor alimentación de octadeceno, en cambio, se observó una mejora en las propiedades mecánicas. En particular, en presencia de nanoesferas el módulo elástico aumentó hasta un 400%, alcanzando valores por sobre los 40 MPa, frente al módulo de 11 MPa del copolímero. En conclusión, los resultados obtenidos presentan a los nanocompuestos de etileno-octadeceno con TiO2 como un material versátil, con potencial para combatir la presencia de microorganismos en diversas aplicaciones. Conociendo las principales propiedades mecánicas estos nanocompuestos, se puede continuar la investigación de ellos para una posible utilización en envasado para la industria alimentaria o medicina. El siguiente paso en esta investigación, por lo tanto, consiste en comprobar las propiedades bactericidas del nuevo material producido, y estudiar su permeabilidad frente a gases.

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

Objetivo: Determinar diferencias entre la degradación de la magnitud de las fuerzas de los elásticos de látex de ortodoncia y el tiempo de uso empleado. Materiales y métodos: En el estudio in vitro se evaluaron 60 elásticos de látex de tres tipos (1/4 4oz, 4/16 6oz y 1/6 4oz) de la marca GAC; fueron estirados tres veces en su diámetro interno y sumergidos en un medio húmedo a 37°C. Las magnitudes de la fuerzas fueron evaluados en intervalos de 5, 11 y 23 horas haciendo uso de un dinamómetro (Gauge Correx®, 250g, Suiza). Mediante la prueba de ANOVA se determinó la significancia estadística. Resultados: Existe diferencias estadísticamente significativa (p<0.001) en los tres tipos de elásticos. La degradación de la magnitud de la fuerza después de 5 horas fue de 20%, 17% y 15,6%; y de 23,4%, 20,7% y 21,7% después de 24 horas (1/8 4oz, 3/16 6oz y 1/4 4oz, respectivamente). Conclusión: Existe diferencias entre la degradación de la magnitud de las fuerzas de los elásticos y el tiempo de uso empleado en los diferentes tipo de elásticos. / Objective: To determine differences between the degradation of the magnitude of the forces of Orthodontic latex elastics and the time used. Materials and methods: In the in vitro study 60 latex elastics of three types (1/4 4oz, 4/16 6oz y 1/6 4oz) of the GAC brand were used, which were stretched three times its internal diameter and immersed in a moist environment at 37 ° C. The magnitudes of the forces were read after 5, 11 and 23 hours using a dynamometer (Gauge Correx®, 250g, Switzerland). ANOVA test as used to identify statistical significant. Results: There was a statistically significant difference (p <0.001) in the three types of elastic. The degradation of the magnitude of force after 5 hours was 20%, 17% and 15.6%; and 23.4%, 20.7% and 21.7% after 24 hours (1/4 4oz, 6oz 4/16 4oz and sixth, respectively). Conclusion: There are differences between the degradation of the magnitude of the forces of the latex elastics and time of use in the different types of elastics. Keywords: Orthodontics, latex elastic, magnitude of the force degradation.

Doctor en Química

Ingeniero Civil Químico / El presente trabajo se centra en el desarrollo de nanocompósitos poliméricos a base de polipropileno (PP) con nanotubos de carbono (CNT), mediante mezclado en estado fundido. Se estudia el efecto sobre el torque, propiedades térmicas, mecánicas, barrera y de conductividad eléctrica de cuatro matrices de PP de diferentes pesos moleculares y procedencias, al adicionar cargas de 2%, 5% y 10% en peso de CNT de origen comercial. En una segunda etapa, se preparan nanocompósitos utilizando la matriz de PP que presenta las mejores propiedades y CNT con propiedades magnéticas, sintetizados a partir de ferroceno (por medio del método de deposición química de vapor). Con estos, se busca analizar si el origen de los CNT tiene un efecto sobre las propiedades de los nanocompósitos, y verificar si efectivamente las propiedades magnéticas de las partículas son adquiridas por la matriz, al adicionar pequeñas concentraciones de estas. Los resultados obtenidos muestran que las matrices de menor peso molecular (PPmet y PP2621) poseen un menor umbral de percolación, una disminución más drástica de la permeabilidad al oxígeno, un aumento en el módulo de Young y una disminución marcada en la deformación a la rotura al adicionar CNT de origen comercial, con respecto a las matrices de mayor peso molecular (PP1310 y PP0130). La adición de CNT con partículas que presentan propiedades magnéticas modifica la naturaleza diamagnética de la matriz transformándola en un compuesto ferromagnético, el cual presenta una magnetización de saturación máxima de 2.7 [emu/g] y una coercitividad cercana a los 500 [Oe] para el 6% de carga. Por su parte, las propiedades térmicas, mecánicas y de conductividad eléctrica de estos nanocompósitos magnéticos no presentan diferencias sustanciales a las observadas por lo compuestos preparados con CNT de origen comercial. Por lo tanto, se logró concluir que la matriz utilizada para la preparación de nanocompósitos de PP con CNT tiene un importante efecto sobre las propiedades de estos. Además, se observó que las propiedades magnéticas de los CNT sintetizados a partir de ferroceno pueden ser traspasadas a los nanocompósitos, sin variar significativamente las propiedades en estudio.

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

En este trabajo, estudiamos los efectos cuánticos en las nanoestructuras metálicas. En primer lugar, investigamos los sistemas denominados corrales cuánticos. Analizamos la formación de la imagen cuántica de las impurezas no magnéticas en los corrales elípticos. Encontramos que para una impureza no magnética, la formación de una imagen cuántica así como su naturaleza, dependen tanto de la posición de la impureza como de la densidad electrónica superficial del metal matricial. Asimismo, analizamos los casos de los corrales circulares o cuadrados, en los cuales también ocurre la formación de la imagen cuántica. Por último, estudiamos los efectos de las interferencias cuánticas sobre la interacción entre dos impurezas no magnéticas colocadas en el interior del corral. Concluimos que los efectos de focalización de hecho afectan esa interacción. / -- This research is aimed at the study of quantum effects in metallic nanostructures. Firstly, systems known as quantum corrals were considered. The formation of quantum mirages of non-magnetic impurities in elliptical corrals was investigated. It was found that for non-magnetic impurities, the mirage formation depends not only on the position of the impurity but also on the host electronic density. Also, square and circular corrals, in which quantum mirages may appear, were studied. Additionally, the effect of quantum interference on the interaction between two nonmagnetic impurities placed inside the corral was investigated. We found that, in fact, the focalization effects affect such interaction.

Memoria para optar al Título Profesional de Químico / El copolímero en bloque de estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS) se caracteriza, entre otros aspectos, por ser un elastómero dieléctrico (ED). Los EDs se han empleado en el desarrollo de dispositivos capaces de imitar el comportamiento de músculos y estructuras biológicas. Estos dispositivos en base de ED, conocidos como actuadores, son capaces de exhibir cambio de forma como respuesta a una descarga eléctrica. Para que estos actuadores puedan exhibir eficientemente este cambio de forma, los ED que los constituyen deben ser flexibles y tener alta constante dieléctrica. En esta tesis se estudió el uso de nanopartículas del tipo perovskita de alta constante dieléctrica como material de relleno en SEBS y su influencia sobre las propiedades dieléctricas y mecánicas de los nanocompositos resultantes. Las nanopartículas utilizadas fueron titanato de bario (BaTiO3), titanato de estroncio (SrTiO3) o titanato de bario y estroncio (BaTiO3-SrTiO3). Asimismo, se preparó SEBS injertado con ácido itacónico (SEBS-g-AI), alcanzando un porcentaje de injerto de ácido itacónico (AI) de 2.06 % en peso. Se empleó SEBS-g-AI para facilitar la dispersión homogénea de nanopartículas tipo perovskita en la matriz del SEBS. Asimismo, se evaluó el uso de dioctilftalato, dioctilsebacato y trifenilfosfato como plastificantes de SEBS para modular las propiedades mecánicas de los nanocompositos. El uso de dioctilftalato como plastificante permitió prevenir el aumento drástico de la rigidez promovido por el uso de las nanopartículas del tipo perovskita. Por ejemplo, el nanocomposito que contiene 20 phr (partes por 100 de polímero) de dioctiftalato y 10 phr de nanopartículas de SrTiO3 presentó menor rigidez que el SEBS, donde el módulo de Young disminuyó 11%. El módulo de Young del nanocomposito con 30 phr de BaTiO3 aumentó 35 % comparado con SEBS sin afectar la elongación a la rotura del composito. Por otro lado, la adición de nanopartículas del tipo perovskita al SEBS promovió cambios discretos de las propiedades dieléctricas. Se observó que la adición de 30 phr de BaTiO3-SrTiO3 aumentó en 19 % la constante dieléctrica y en 2.6 % la pérdida dieléctrica del nanocomposito comparado con SEBS / The styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer (SEBS) is characterized, among other aspects, as being a dielectric elastomer (ED). The EDs have been used in the development of devices capable of imitating the behavior of muscles and biological structures. These ED-based devices, known as actuators, are capable of exhibiting shape change in response to an applied electric current. In order for these actuators to efficiently exhibit this shape change, the EDs that constitute them must be flexible and have a high dielectric constant. In this thesis different perovskite-type nanoparticles of high dielectric constants were used as filler materials in SEBS and their influence on the dielectric and mechanical properties of the resulting nanocomposites was studied. The nanoparticles used were barium titanate (BaTiO3), strontium titanate (SrTiO3) or barium and strontium titanate (BaTiO3-SrTiO3). Likewise, SEBS grafted with itaconic acid (SEBS-g-AI) was prepared, reaching a maximum of 2.06 % by weight of grafted itaconic acid (IA). SEBS-g-AI was used to facilitate the homogeneous dispersion of perovskite type nanoparticles in the SEBS matrix. Likewise, the use of dioctyl phthalate, dioctylsebacate and triphenyl phosphate as plasticizers for SEBS was evaluated to modulate the mechanical properties of the nanocomposites. The use of dioctylphthalate as plasticizer allowed to prevent the drastic increase of rigidity of the SEBS promoted by the use of the perovskite type nanoparticles. The nanocomposite containing 20 phr (parts per 100 polymer) of dioctiftalate and 10 phr of SrTiO3 nanoparticles presented lower stiffness than SEBS, where the Young's modulus decreased by 11%. However, the Young's modulus of the nanocomposite with 30 phr of BaTiO3, increased by 35% compared with that of SEBS but without affecting the elongation at breakage of the composite

El presente proyecto propone una alternativa de solución para un transporte de quinua desde un sótano hasta el piso 13 del edificio de manipuleo de una planta de procesamiento de alimentos ubicada en el distrito de Chaclacayo para que éste pueda empezar el proceso de limpieza. El sistema que se ha decidido utilizar es un sistema de transporte neumático utilizado frecuentemente para materiales a granel. Consta de 6 capítulos necesarios para la ejecución del proyecto. / Tesis