Uno de los propósitos de la Ingeniería de Tejidos es reemplazar tanto a órganos como tejidos en el cuerpo con materiales compatibles con el mismo. Destaca el uso de algunos materiales poliméricos, biodegradables y biocompatibles, en el desarrollo de dispositivos que puedan transportar fármacos, regenerar tejidos, sustituir funciones así como ofrecer aplicaciones y soluciones para problemas más personalizados. Las matrices porosas poliméricas (Scaffolds) son sistemas de andamiaje temporales, que buscan mejorar y poder dar tratamientos de regeneración más personalizados y de menor rechazo que otros métodos convencionales. Entre los polímeros más utilizados en este campo de la ciencia se tiene el ácido poliláctico (PLA), que es un termoplástico con propiedades adecuadas de biocompatibilidad y biodegradación, de fácil procesamiento y modificación; otro polímero muy usado es el polietilenglicol (PEG), debido a su afinidad biológica, a la proliferación de células y la no degradación y degeneración de proteínas en presencia de este polímero. El objetivo de este trabajo es desarrollar matrices porosas (scaffolds) fabricadas a partir de materiales compuestos de ácido poliláctico (PLA) y polietilenglicol (PEG) mediante la técnica de modelado por deposición fundida empleada en la impresión 3D, para luego aditivarlo con ácido úsnico y quitosano y, por último, evaluar su liberación controlada en un medio determinado. La metodología experimental utilizada para este fin fue la siguiente: inicialmente se fabricaron filamentos de materiales compuestos de PLA/PEG con 0%, 5% y 10% de PEG en peso, en una extrusora de doble husillo; luego se obtuvieron las matrices porosas mediante impresión 3D con diferentes parámetros y porcentajes de relleno; seguidamente se realizó la aditivación del ácido úsnico en las matrices porosas; asimismo, se recubrieron éstas con una película de quitosano, sumergiendo la matriz polimérica en una solución al 1% de quitosano en ácido acético diluido, para luego evaluar la liberación del fármaco en una solución tampón salina (buffer); los ensayos realizados para la caracterización de las propiedades de las matrices poliméricas fueron: espectro infrarrojo de transformada de Fourier (FTIR), calorimetría diferencial de barrido (DSC), termogravimetría (TGA), microscopía óptica (SEM) y degradación en un medio acuoso; siguiendo en la mayoría las recomendaciones y procedimientos propuestos en las normas ASTM y trabajos de referencia anteriores a los mismos. Como resultado, se obtuvieron las curvas de liberación controlada del fármaco en una solución tampón salina en función del tiempo, determinándose que la liberación del fármaco para porcentajes de relleno de 50% y 80% aumenta a mayores porcentajes de PEG, al mismo tiempo que se evidencia una menor velocidad de liberación en presencia de la película de quitosano. / Tesis

La tierra es considerada como uno de los materiales más antiguos usados en la construcción y continúa utilizándose en países desarrollados y en proceso de desarrollo. Diversas investigaciones se enfocan en proponer metodologías que permitan incrementar la resistencia de la tierra ante fenómenos sísmicos con la finalidad de brindar sistemas constructivos eficientes, económicos y sostenibles. Un ejemplo de ello es la mampostería de bloques de tierra comprimida (BTC) los cuales actualmente han ganado gran notoriedad en países europeos y de América Latina al presentar una resistencia mecánica óptima, alta durabilidad y buenas prestaciones acústicas y térmicas. Adicionalmente, se estudian métodos para la estabilización del suelo con el objetivo de mejorar las propiedades mecánicas de las unidades de BTC, y para el reforzamiento sísmico del sistema de albañilería. En este trabajo se desarrolló una propuesta de lineamientos para la fabricación, diseño y construcción de viviendas usando BTCs ensamblables y estabilizados con cemento y cal, además de presentar una propuesta de reforzamiento sísmico para regiones de alta sismicidad. El trabajo inicia con una revisión bibliográfica sobre el uso de BTCs en la construcción para luego realizar el estudio de las propiedades físicas, químicas y mineralógicas del suelo original para su correcto mejoramiento utilizando material granular. Posteriormente se realizó la caracterización física y mecánica de las unidades y de los sistemas de albañilería de BTCs, respectivamente. Se realizaron ensayos de corte cíclico en el plano y análisis numéricos no lineales para evaluar la efectividad del reforzamiento sísmico planteado. De acuerdo a la evaluación de las dosificaciones óptimas y caracterización mecánica de unidades, la dosificación con un aporte del 7.5 % de cal y 2.5 % de cemento, respecto al peso de secos, resultó ser gran opción que sustituye a la dosificación con un aporte del 10 % de cemento, respecto al peso de secos, para la fabricación de unidades. Los bloques fabricados con la dosificación que incluyen cal y cemento presentaron una resistencia a compresión que superó el valor mínimo de 1.5MPa de acuerdo a la norma española UNE-41410 (2008), y de 1.0 MPa según la norma peruana de adobe Norma E.080 (2006). Asimismo, los ensayos realizados a los sistemas estructurales de pilas de BTC con bloques estabilizados con cal y cemento permitieron evaluar el comportamiento de los sistemas de encastre ante esfuerzos de compresión y de corte dando resultados eficaces presentando un coeficiente de determinación igual a R2 = 0.98. Asimismo, durante el ensayo de compresión no se observó pérdida de material en las caras libres de los prismas ante los esfuerzos generados, y las unidades recuperadas aún presentaban el sistema de encastre. Los resultados obtenidos del ensayo de corte cíclico ejecutados en muros de BTC con y sin refuerzo de geomallas mostraron que el patrón de grietas generado se dispersó a lo largo de las caras de los muros en las derivas más bajas, afectando sólo a bloques individuales. En los muros reforzados se concretaron daños en las esquinas de los muros creando macrobloques, mientras que en los muros sin refuerzo el patrón de fisuras muestra una concentración de daños en las esquinas y en la parte central del muro dando origen a una típica falla por corte, la cual era la esperada y no se generaron indicios de fallas por volteo. Como parte de los trabajos a futuro, se pretende elaborar un manual didáctico con pautas específicas para construir viviendas óptimas y seguras en zonas de gran sismicidad. Teniendo en cuenta que en el Perú la construcción con tierra es una técnica que aún se practica de manera artesanal, este trabajo sentará las bases para la implementación de un nuevo sistema de construcción que ofrezca viviendas seguras y ecoamigables que mejoren la calidad de vida de los usuarios.

Debido a la contaminación producida por el uso de plásticos convencionales, muchos polisacáridos son ahora objeto de estudio para el desarrollo de bioplásticos con diversas aplicaciones como, por ejemplo, en la industria biomédica, alimentaria, energética, entre otras. Las propiedades mecánicas, térmicas, morfológicas, estructurales y dieléctricas de un material, varían de acuerdo a la materia prima empleada. En este caso, las propiedades de un bioplástico elaborado a partir de un polisacárido van a variar de acuerdo al tipo de polisacárido y de acuerdo a la especie de la cual son extraídos. Por ello, es necesario realizar estudios que permitan caracterizar los polisacáridos extraídos de distintas fuentes naturales. En el presente estudio se extraerán tres tipos de polisacáridos (almidón, carragenina y ulvan) a partir de cinco fuentes naturales (Solanum tuberosum var. Negra, Solanum tuberosum var. Huamantanga, Solanum tuberosum var. Yungay, Chondracanthus chamissoi, Ulva papenfussii y Ulva nematoide) que se encuentran en el Perú. Se elaboraron bioplásticos a partir de dos de ellos (almidón y carragenina) y se caracterizaron dieléctricamente para estudiar su dinámica molecular ante una variación de temperatura y/o frecuencia, y con ello obtener información de su estructura interna. A partir de dichos resultados, se podría evaluar su uso como material para aplicaciones energéticas. El objetivo principal de este trabajo de investigación es caracterizar dieléctricamente los distintos bioplásticos elaborados con almidón y carragenina, extraídos de fuentes naturales. Para ello se empleó la técnica de Espectroscopia Dieléctrica de Banda Ancha (BDS) que permitió evaluar la permitividad en función de la frecuencia, a temperatura ambiente. A partir de los resultados obtenidos, se concluyó que las propiedades dieléctricas sí varían de acuerdo a la fuente de origen y que esto se debe a las diferentes características estructurales que poseen.

Un gran porcentaje del total de viviendas informales de la autoconstrucción están hechas con muros de bloques de cemento o ladrillo, lo que significa que se encuentran en un estado de vulnerabilidad ante un evento sísmico. Asimismo, diversos estudios en ladrillos sólidos en las décadas de 1980 y 1990 se realizaron con la finalidad de validar técnicas de reforzamiento y buscar soluciones a este problema de la autoconstrucción sin supervisión ingenieril. Con el trascurso de las décadas, la situación de la autoconstrucción en el Perú, especialmente de material predominante de ladrillo pandereta, se convirtió en un problema vigente. Por ello, es necesario tener alguna técnica validada que permita reforzar viviendas existentes de ladrillo pandereta. Con la finalidad de validad la técnica de reforzamiento exterior de malla electrosoldada, se realizaron ensayos donde se consideraron que el proceso constructivo y los materiales de construcción fueron similares a los que se tienen en una obra de autoconstrucción sin supervisión ingenieril. Esto se ejecutó con la finalidad de que la validación del refuerzo sea aplicable a casos reales donde el espesor de la junta excede al valor de la NTE E.070 Albañilería (2006) de 15 mm. El presente trabajo de investigación se enfocó en la validación de la técnica de reforzamiento con malla electrosoldada por ambas caras para muros con junta de 25 mm y tarrajeo de 25 mm. Se ensayaron prismas no reforzados y reforzados con dos capas de malla electrosoldada conectadas entre sí y adheridas superficialmente con mortero de cemento. En total fueron 4 pilas no reforzadas, 4 pilas reforzadas, 4 muretes no reforzados y 4 muretes reforzados para la determinación de las propiedades mecánicas del material y 2 muros (uno reforzado y otro no reforzado) para determinar las curvas de capacidad y propiedades mecánicas. A partir de los resultados del ensayo de carga lateral cíclico con desplazamiento controlado y con carga axial constante de 160 kN, se determinó la degradación de la rigidez lateral y el incremento de la resistencia cuando se refuerza con malla electrosoldada. Se pudo validar la técnica de refuerzo ya que la falla del muro reforzado fue por flexión y tuvo fisuras imperceptibles para derivas considerables. Se pudo evidenciar que el esfuerzo cortante obtenido del ensayo del muro reforzado fue 25% menor que los resultados de muros reforzados con junta de 15 mm. De igual modo, se pudo determinar curvas de capacidad simplificadas para ambos casos. Para el caso del muro no reforzado y muro reforzado, el límite elástico resultante fue para una deriva de 1.25‰ y un esfuerzo cortante de 0.50 MPa. A pesar de ello, el muro no reforzado llegó al estado último para una deriva de 5‰ con una falla por corte y el muro reforzado llegó al estado último para una deriva de 6.2‰ con una falla por flexión.

El presente proyecto pretende determinar los efectos de los principales parámetros de impresión sobre las propiedades mecánicas de los productos obtenidos mediante la técnica de modelado por deposición fundida a partir de ABS y ABS/CF. El objetivo del presente trabajo es determinar los parámetros de fabricación óptimos del proceso de modelado por deposición fundida usando acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) y acrilonitrilo butadieno estireno reforzado con fibras de carbono (ABS/CF), así como determinar la influencia de cada parámetro sobre las propiedades mecánicas, con el fin de fabricar productos terminados. En la investigación se determinaron los parámetros de fabricación más importantes que influyen en el proceso FDM: altura de capa, patrón de impresión, temperatura de impresión y velocidad de movimiento del cabezal de impresión. Luego se usó la metodología de Taguchi (arreglo L9) para analizar la influencia de los parámetros de impresión sobre la resistencia a la tracción y el módulo elástico, para determinar la combinación que maximice dichas propiedades. Esta metodología permitió reducir considerablemente el número ensayos de tracción (según ISO 527) necesarios debido a que concentró su análisis sobre los efectos principales. Luego se realizó una comprobación experimental y teórica de las combinaciones óptimas halladas. Finalmente se evaluó el efecto del porcentaje de relleno sobre las propiedades de los productos impresos de ABS y ABS/CF. La combinación óptima para maximizar la resistencia a la tracción en probetas de ABS (35.5 MPa con un módulo de 2105 MPa) fue: altura de capa de 0.2 mm, patrón de líneas, temperatura de impresión de 260°C y velocidad de impresión de 40 mm/s. Mientras para el ABS/CF se usó 0.1mm de capa, patrón de líneas 280°C y 30mm/s, resultando una resistencia de 35.2 MPa y un módulo de 3460 MPa.

Cuando se utilizan aguas de mala calidad en el riego, puede incrementarse el riesgo de salinización y sodificación del suelo y del acuífero subterráneo. Estos cambios pueden generar variaciones en el comportamiento mecánico del suelo frente al tráfico y la labranza. Las hipótesis planteadas fueron que la alteración química sufrida por los suelos regados con aguas de mala calidad, los hace menos compresibles y más resistentes al corte, provocando alteraciones en la recta de Coulomb y en la posición de la línea de estado crítico. Los objetivos fueron: desarrollar una metodología que permita evaluar la compresibilidad y resistencia al corte de los suelos; cuantificar la incidencia de la calidad del agua de riego en dichas propiedades, analizándolas en el marco de la teoría clásica de Mohr-Coulomb y del estado crítico y estimando su impacto agronómico. Se realizaron ensayos sobre 4 series de suelos que fueron regados artificialmente con aguas de distinta calidad. Se utilizaron 3 tratamientos. El tratamiento 1-5 (3) consistió en bañar al suelo tres veces con una solución de 1mmol/litro de salinidad y 5 de RAS. El 100-45 (3) resultó de tratar 3 veces al suelo con una solución de 100mmol/litro y 45 de RAS. En el tratamiento 100-45 (5) se realizaron 5 baños con la solución de 100mmol/litro y 45 de RAS. Los suelos fueron humedecidos al 23% de humedad y comprimidos hasta una tensión normal de 600 kPa. La respuesta de los suelos a las tensiones externas fue estudiada en el marco de la teoría clásica de Mohr-Coulomb y la teoría del Estado Crítico, incluyendo ensayos de compresión uniaxial y de corte directo a tensión normal constante. Durante la compresión se registró la altura de la muestra para poder calcular la densidad aparente. Luego de comprimidas, las muestras permanecieron 24 horas descargadas. Las muestras fueron cortadas a tres tensiones normales: 60, 240 y 480kPa. Durante el corte, además del esfuerzo cortante, se midió el desplazamiento horizontal y vertical d / Palancar, TC. (2007). Compresibilidad y resistencia al corte de suelos salinizados y sodificados por irrigación [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1939

Tanto la liofilización como el secado por atomización ofrecen una evidente ventaja en la obtención de productos con bajos contenidos de humedad y alta calidad sensorial, nutritiva y funcional. Sin embargo, los productos pulverizados presentan una gran disposición a sufrir cambios en sus propiedades físicas por efecto del ambiente y del tiempo. Estos cambios están asociados a la ganancia de agua y su efecto en el estado físico del producto. La alta higroscopicidad característica de los productos en polvo obtenidos a partir de zumos de frutas ha generado la necesidad de utilizar solutos de alto peso molecular que actúen como barrera en los procesos de adsorción de agua. En el presente trabajo se obtuvieron y modelizaron las isotermas de sorción y la relación temperatura de transición vítrea (Tg) - humedad de dos maltodextrinas (4-7 y 16-19 dextrosa equivalente) y goma arábiga, las cuales desde el punto de vista termodinámico, resultaron ser adecuadas para actuar como hidrocoloides estabilizadores en la obtención de productos de baja humedad. Por otra parte, se analizó la composición de la pulpa de borojó y fresa utilizada para la obtención de productos en polvo. La pulpa de ambas frutas fue liofilizada con y sin la adición de los solutos caracterizados y acondicionada a diferentes niveles de humedad relativa. A todas las muestras se les analizó la Tg, las propiedades mecánicas y el color. Además se estudió la solubilidad de las muestras en polvo obtenidas. Los análisis de Tg, propiedades mecánicas y color se llevaron a cabo también en productos comerciales de borojó atomizado con y sin maltodextrina 20 dextrosa equivalente añadida. Los resultados permiten concluir que el parámetro que define la pérdida de calidad de los productos de fruta en polvo estudiados por efecto de su humectación es el cambio en sus propiedades mecánicas, relacionado con el inicio de los fenómenos de apelmazamiento. Estos cambios ocurren en las muestras desde el momento que se inicia la transición vítrea y se dan antes que los cambios de color que pueden asociarse al pardeamiento de las muestras. Desde este punto de vista, los bajos valores de humedad y actividad del agua crítica de las muestras sin solutos, hace recomendable la incorporación de compuestos de alto peso molecular. De los diferentes solutos considerados en este estudio, la goma arábiga sería el recomendado para este fin. / Mosquera Mosquera, LH. (2010). INFLUENCIA DE LA HUMEDAD Y DE LA ADICIÓN DE SOLUTOS (MALTODEXTRINA O GOMA ARÁBIGA) EN LAS PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DE BOROJÓ Y FRESA EN POLVO [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/9035

En la actualidad, el uso de residuos agrícolas y/o industriales en la preparación de conglomerantes para la construcción es un tema de creciente interés. Esto se debe, por una parte, a que permite gestionar algunos tipos de residuos liberando los vertederos; y por otra parte, porque permite reducir los impactos mediambientales causados por la fabricación del clínker de cemento Pórtland, específicamente en lo que se refiere a las emisiones de CO2. En la presente investigación se presenta un estudio sobre la reutilización de un residuo procedente de la fabricación de las fibras de vidrio (VCAS) en la producción de conglomerantes para aplicación en la construcción civil. Para facilitar la lectura y comprnsión del trabajo, el mismo fue dividido en tres partes principales: caracterización del VCAS, conglomerantes a base de cemento Pórtland y conglomerantes activados alcalinamente. La primera parte del trabajo presenta como objetivo principal caracterizar el VCAS desde el punto de vista físico-químico. A partir de estos parámetros se ha podido conocer las posibilidades de aplicación de dicho material en la producción de conglomerantes. Se trata de un material amorfo, rico en silicio, aluminio y calcio. En la segunda parte del trabajo, se analiza el carácter hidráulico/puzolánico de VCAS en sistemas a base de cal/adició mineral o de cemento Pórtland/adición mineral. Se ha podido comprobar que el VCAS es una adición mineral que posee un carácter puzolánico que se ve potencializado para largas edades de curado o para elevadas temperaturas de curado. La influencia del porcentaje de VCAS, edad y temperatura de curado, relación agua/conglomerante, relación conglomerante/árido fueron algunas de las variables analizadas en esta parte de la Tesis Doctoral, En general, se puede establecer que sustituciones entre 10 y 20% de cemento Pórtland por VCAS, permiten obtener materiales de excelentes prestaciones. Destacar, por otra parte, que en esta etapa de trabajo también fue desarrolla / Mitsuuchi Tashima, M. (2012). Producción y caracterización de materiales cementantes a partir del Silicoaluminato Cálcico Vítreo (VCAS) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16879

Beta-titanium alloys for use as biomaterials are very interesting from the perspective of obtaining a reduction of the elastic modulus, which together with good mechanical properties, avoid the problems of stress shielding that, induce bone reabsorption. The obtaining process of these alloys is complex because the refractory elements that are normally used to stabilize the beta phase (Nb, Ta, Mo). Powder metallurgy is a relatively simple technology that allows the design of custom alloys, presenting ease in alloy modification, but this technique also presents some disadvantages, such as porosity, lack of diffusion or lack of grain size and phase transformation control. This thesis proposes the development of new alloys using conventional powder metallurgy techniques. The main objective is the study of the effect of the iron content on a Ti35Nb10Ta alloy (% wt.) on the beta phase stability and the final properties obtained, when the alloys are obtained by powder metallurgical techniques. The effect of small iron additions on porosity, microstructure and mechanical properties has been evaluated. It is also studied the behavior of these alloys in corrosion and the possibility of applying severe plastic deformation (SPD) to powder metallurgic beta alloys, as a means of microstructural control and improvement of mechanical properties. For the microstructural study, optical microscopy has been used to evaluate the porosity, and electron microscopy, both scanning (SEM) and transmission (TEM), to determine the phase distribution and the interaction between them. The orientation of the crystals is determined by electron backscatter diffraction (EBSD) and by automatic crystal orientation measurements (ACOM) in transmission electron microscopy when the nanometric characterization of the phases is required after the application of severe plastic deformation that has been performed by high-pressure torsion (HPT). The mechanical properties are determined by bending, compression and hardness tests. The elastic modulus, which can be estimated in the bending and compression tests, has been determined by nanoindentation and by ultrasounds. The corrosion resistance of the developed alloys, and therefore the effect of the iron addition on the Ti35Nb10Ta base alloy, has been performed by electrochemical corrosion tests with a three-electrode system using a simulated body fluid electrolyte (SBF). The results show that the iron produces an increase of the porosity that has a negative influence on the final mechanical properties. Complete stabilization of the beta phase is achieved, although there is an increase in grain size. The bending mechanical resistance decreases with the addition of iron, although it maintains the compression resistance. However, in spite of the greater stabilization of the beta phase, the addition of iron produces an increase in the elastic modulus of the studied alloys. The corrosion resistance is similar for all alloys studied, showing little influence with the variation of the iron content of the alloy. Finally, it has been possible to obtain a nanostructured material with the application of SPD by high-pressure torsion with different iron contents, which involves a smaller grain size and an increase of the mechanical properties with a smaller elastic modulus, which is very promising for future researches. / Las aleaciones de titanio beta para su uso como biomateriales resulta muy interesante desde la perspectiva de obtener una disminución del módulo elástico que, junto con unas buenas propiedades mecánicas, evite los problemas de apantallamiento de tensiones que inducen la reabsorción ósea. La obtención de estas aleaciones es compleja debido a que los elementos que normalmente se utilizan para estabilizar la fase beta (Nb, Ta, Mo) son refractarios. La pulvimetalurgia es una tecnología relativamente sencilla que permite el diseño de aleaciones a medida, presentando facilidad en la modificación de la aleación, pero esta técnica también presenta algunos inconvenientes, como la porosidad, falta de difusión o falta de control en el tamaño de grano y la transformación de fases. En esta tesis se propone el desarrollo de nuevas aleaciones mediante técnicas convencionales de pulvimetalurgia. Siendo el objetivo principal el estudio del efecto del contenido de hierro en una aleación Ti35Nb10Ta (% en peso) en la estabilidad de la fase beta y las propiedades finales obtenidas, cuando las aleaciones se obtienen mediante técnicas pulvimetalúrgicas. Se ha evaluado el efecto de pequeñas adiciones de hierro en la porosidad, microestructura y propiedades mecánicas. También se estudia el comportamiento de estas aleaciones respecto a la corrosión y la posibilidad de aplicar deformación plástica severa (SPD, Severe Plastic Deformation) a aleaciones beta de origen pulvimetalúrgico, como medio de control microestructural y para mejora de las propiedades mecánicas. Para el estudio microestructural se ha utilizado microscopía óptica, para evaluar la porosidad, y electrónica, tanto de barrido (SEM) como de transmisión (TEM), para determinar la distribución de las fases y la interacción entre ellas. La determinación de la orientación de los cristales se realiza mediante difracción de electrones retrodispersados (EBSD, Electron Backscatter Diffraction) y mediante un sistema automático de medida de la orientación cristalina (ACOM, Automatic Crystal Orientation Measurements) en Microscopía electrónica de transmisión cuando se requiere la caracterización nanométrica de las fases tras la aplicación de deformación plástica severa que se ha realizado mediante torsión a alta presión (HPT, High-Pressure Torsion). Las propiedades mecánicas se determinan mediante ensayos de flexión, y compresión, así como la determinación de la dureza. El módulo elástico, que puede estimarse en los ensayos de flexión y compresión, se ha determinado por nanoindentación y mediante ultrasonidos. La resistencia frente a la corrosión de las aleaciones desarrolladas, y por tanto el efecto de la adición de hierro en la aleación base Ti35Nb10Ta, se ha realizado mediante ensayos de corrosión electroquímica, con un sistema de tres electrodos, utilizando un electrolito de fluido corporal simulado (SBF, Simulated Body Fluid). Los resultados obtenidos muestran que el efecto del hierro produce un incremento de la porosidad que presenta una influencia negativa en las propiedades mecánicas finales. Se consigue una estabilización completa de la fase beta, aunque también se produce un incremento del tamaño de grano. La resistencia mecánica a flexión disminuye con la adición de hierro, aunque mantiene la resistencia en compresión. Sin embargo, pese a la mayor estabilización de la fase beta, la adición de hierro produce un incremento en el módulo de elasticidad de las aleaciones estudiadas. La resistencia a la corrosión es semejante para todas las aleaciones estudiadas, mostrando poca influencia con la variación del contenido de hierro de la aleación. Finalmente, se ha conseguido obtener una nanoestructuración del material con la aplicación de SPD mediante la técnica de torsión a alta presión con diferentes contenidos de hierro, que implica un menor tamaño de grano y un aumento de las propiedades mecánicas con un menor m / Els aliatges de titani beta per a utilitzar-los com biomaterials resulta molt interessant des de la perspectiva d'obtindre una disminució del mòdul d'elasticitat que, juntament amb unes bones propietats mecàniques, evite els problemes d'apantallament de tensions que indueixen la reabsorció òssia. L'obtenció d'aquests aliatges és complexa degut a que els elements que normalment s'utilitzen per estabilitzar la fase beta (Nb, Ta, Mo) son refractaris. La pulvimetal¿lúrgia és es una tecnologia relativament senzilla que permet el disseny d'aliatges a mesura, presentant la facilitat de modificació de l'aliatge, però aquesta tècnica també presenta alguns inconvenients, com la porositat, falta de difusió o falta de control en el tamany del gra i la transformació de les fases. En aquesta tesi es proposa el desenvolupament de nous aliatges mitjançant tècniques convencionals de pulvimetal¿lúrgia. Sent l'objectiu principal l'estudi de l'efecte del contingut de ferro en un aliatge Ti35Nb10Ta (% en pes) en l'estabilitat de la fase beta i les propietats finals obtingudes, quan els aliatges s'obtenen mitjançant tècniques pulvimetal¿lúrgiques. S'ha avaluat l'efecte de xicotetes addicions de ferro en la porositat, microestructura i propietats mecàniques. També s'estudia el comportament d'aquests aliatges front a la corrosió i la possibilitat d'aplicar deformació plàstica severa (SPD, Severe Plastic Deformation) a aliatges beta d'origen pulvimetal¿lúrgic, com mitjà de control microestructural i per millorar les propietats mecàniques. Per a l'estudi microestructural s'ha utilitzat microscòpia òptica, per avaluar la porositat, i electrònica, tant d'escombratge (SEM, Scanning Electron Microscope) com de transmissió (TEM, Transmision Electron Microscope), per a determinar la distribució de les fases y la interacció entre elles. La determinació de l'orientació dels cristalls es realitza mitjançant difracció d'electrons retrodispersats (EBSD, Electron Backscatter Diffraction) i mitjançant un sistema automàtic de mesura de l'orientació cristal¿lina (ACOM, Automatic Crystal Orientation Measurements) en microscòpia electrònica de transmissió quan es requereix la caracterització nanomètrica de les fases després de l'aplicació de deformació plàstica severa que s'ha realitzat mitjançant torsió a alta pressió (HPT, High-Pressure Torsion). Les propietats mecàniques es determinen amb assajos de flexió, compressió i durea. El mòdul elàstic, que pot estimar-se amb els assajos de flexió i compressió, s'ha determinat per nanoindentació i mitjançant ultrasons. La resistència front a la corrosió dels aliatges desenvolupats, i per tant l'efecte de l'addició de ferro en l'aliatge base Ti35Nb10Ta, s'ha realitzat mitjançant assajos de corrosió electroquímica, amb un sistema de tres elèctrodes, utilitzant un electròlit de fluid corporal simulat (SBF, Simulated Body Fluid). Els resultats obtinguts mostren que l'efecte del ferro produeix un increment de la porositat que presenta una influència negativa en les propietats mecàniques finals. S'aconsegueix una estabilització completa de la fase beta, encara que també es produeix un increment del tamany del gra. La resistència mecànica a flexió disminueix amb l'addició de ferro, encara que manté la resistència a compressió. No obstant açò, malgrat la major estabilització de la fase beta, l'addició de ferro produeix un increment en el mòdul d'elasticitat dels aliatges estudiats. La resistència a la corrosió es semblant per a tots els aliatges estudiats, mostrant poca influència amb la variació del contingut de ferro de l'aliatge. Finalment, s'ha aconseguit obtenir una nanoestructuració del material amb l'aplicació de SPD mitjançant torsió a alta pressió amb diferents continguts de ferro, que implica una menor grandària de gra i un augment de les propietats mecàniques amb un menor mòdul d'elasticitat, la qual cosa resulta molt p / Amigó Mata, A. (2017). Influencia de las adiciones de Fe en las aleaciones de Ti-Nb-Ta obtenidas mediante tecnología de polvos, para aplicaciones biomédicas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/80618

RESUMEN. "Reducción de la fragilidad de formulaciones industriales de ácido poliláctico - PLA mediante el empleo de técnicas de mezclado y compatibilización" En los últimos años, se ha producido un incremento de la sensibilidad por el medio ambiente. Con ello, muchas investigaciones se han dirigido hacia el desarrollo de nuevos materiales más respetuosos con el medio ambiente. En el campo de la tecnología de polímeros, el empleo de biopoliésteres poco a poco está invadiendo los sectores industriales. Entre estos poliésteres, el ácido poliláctico (PLA), que puede obtenerse a partir de recursos renovables como el almidón, ha ido ganando relevancia al mismo tiempo que su precio ha ido disminuyendo. Actualmente el PLA es un biopolímero de gran importancia en sectores como automoción, construcción, sector médico, impresión 3D, etc. entre otros. El PLA presenta excelentes propiedades mecánicas y buena estabilidad térmica. Además, ofrece una ventana de procesado bastante amplia que permite la fabricación de piezas y componentes evitando la degradación térmica de éste. No obstante, el PLA es un polímero de alta cristalinidad y ello repercute en sus propiedades dúctiles. Este se caracteriza por un bajo alargamiento a la rotura, baja tenacidad y, en consecuencia, elevada fragilidad. Esta tesis doctoral se centra en la mejora de las propiedades dúctiles y reducción de la fragilidad intrínseca del PLA para ampliar, todavía más, sus aplicaciones industriales. De los diferentes planteamientos: plastificación, copolimerización, extrusión reactiva y mezclado, esta tesis doctoral se centra en la reducción de la fragilidad mediante la obtención de mezclas ternarias con otros biopoliésteres con el fin de obtener formulaciones altamente respetuosas con el medio ambiente y un conjunto de propiedades equilibradas. Para ello se plantea la hipótesis de emplear un biopoliéster que mantenga las propiedades mecánicas resistentes en valores altos. En este caso, se ha trabajado con poli(3-hidroxibuturato) - (PHB), obtenido por fermentación bacteriana. La otra hipótesis de trabajo, se centra en el empleo de diversos biopoliésteres flexibles que aporten buena resistencia al impacto, aumentando, de esta manera, la tenacidad de las formulaciones industriales. Con este fin, en esta tesis se trabaja con diversos biopoliésteres flexibles como la poli(¿-caprolactona) - (PCL), poli(butilén succinato) - (PBS) y un copoliéster, el poli(butilén succinado-co-adipato) - (PBSA). Considerando la importancia que adquieren los fenómenos de miscibilidad en las propiedades finales de mezclas de polímeros, se plantea la utilización de una serie de agentes compatibilizantes derivados de recursos naturales renovables. En particular, se trabaja con aceites vegetales modificados (epoxidados, malenizados y acrilados). Así, dada la reactividad de los grupos epoxi, anhídrido maleico y ácido acrílico con los grupos hidroxilo terminales presentes en las cadenas de los diferentes biopoliésteres, se plantea la hipótesis de mejora de la miscibilidad/interacción entre los diferentes polímeros de las mezclas ternarias mediante el empleo de aceite de soja epoxidado, maleinizado y acrilado (ESO, MSBO y AESO respectivamente). De forma global, los resultados obtenidos en esta tesis doctoral, permiten ampliar el campo de utilización del PLA a través de mezclas ternarias con PHB y PCL o bien con PHB y PBS o PBSA. Las formulaciones desarrolladas en este trabajo de investigación mejoran notablemente la tenacidad del PLA, aspecto que permite reducir de forma significativa su fragilidad intrínseca. / RESUM. "Reducció de la fragilitat intrínsica de formulacions industrials d'àcid polilàctic - PLA mitjançant la utilització de tècniques de mesclat i compatibil·lització" En els últims anys, s'ha produït un increment de la sensibilitat pel medi ambient. Amb aquest, moltes investigacions s'han dirigit cap al desenvolupament de nous materials més respectuosos amb el medi ambient. En el camp de la tecnologia de materials polimèrics, la utilització de biopolièsters poc a poc està envaint els sectors industrials. Entre tots aquest biopolièsters, l'àcid polilàctic (PLA), que pot obtenir-se a partir de recursos renovables com ara el midó, ha anat guanyant rellevància al mateix temps que el seu preu ha anat disminuint. Actualment, el PLA és un biopolímer de gran importància en sectors com l'automoció, construcció, sector mèdic, impressió 3D, etc. entre d'altres. El PLA presenta excel·lents propietats mecàniques i una bona estabilitat tèrmica. A més a més, ofereix una finestra de processat prou ampla que permet la fabricació de peces i components evitant la degradació tèrmica d'aquest. No obstant això, el PLA és un polímer d'alta cristal·linitat i això repercuteix en les seues propietats dúctils. Aquest es caracteritza per un baix allargament a la ruptura, baixa tenacitat i, en conseqüència, elevada fragilitat. Aquesta tesi doctoral es centra en la millora de les propietats dúctils i la reducció de la fragilitat intrínseca del PLA per tal d'ampliar, encara més, les seues aplicacions industrials. Dels diferents plantejaments possibles: plastificació, copolimerització, extrusió reactiva i mesclat, aquesta tesi doctoral es centra en la reducció de la fragilitat mitjançant l'obtenció de mescles ternàries amb d'altres biopolièsters amb la finalitat d'obtenir formulacions altament respectuoses amb el medi ambient i un conjunt de propietats equilibrades. Per a aconseguir això, es planteja la hipòtesi d'utilitzar un biopolièster que mantinga les propietats mecàniques resistents en valors elevats. En aquest cas, s'ha treballat amb poli(3-hidroxibutirat) - (PHB), obtingut per fermentació bacteriana. L'altra hipòtesi de treball, es centra en la utilització de diversos biopolièsters flexibles que siguen capaços d'aportar una bona resistència a l'impacte, augmentant, d'aquesta manera, la tenacitat de les formulacions industrials. Amb aquesta finalitat, en aquesta tesi es treballa amb diversos biopolièsters flexibles com ara la poli(e-caprolactona) - (PCL), el poli(butilé succinat) - (PBS) i un copolièster, el poli(butilé succinat-co-adipat) - (PBSA). Considerant la importància que adquireixen els fenòmens de miscibilitat en les propietats finals de les mescles de polímers, es planteja la utilització d'una sèrie d'agents compatibilitzants derivats de recursos naturals renovables. En particular, es treballa amb olis vegetals modificats (epoxidats, maleinitzats i acril·lats). Així, donada la reactivitat dels grups epòxid, anhídrid maleic i àcid acríl·lic amb els grups hidroxil terminals que presenten les cadenes dels diferents biopolièsters, es planteja la hipòtesi de la millora de la miscibilitat/interacció entre els diferents polímers de les mescles ternàries mitjançant la utilització d'oli de soja epoxidat, maleinitzat i acril·lat (ESO, MSO i AESO respectivament). De forma global, els resultats obtinguts amb aquesta tesi doctoral, permeten ampliar el camp d'utilització del PLA a través de mescles ternàries amb PHB i PCL o bé, amb PHB i PBS ò PBSA. Les formulacions desenvolupades en aquest treball d'investigació milloren notablement la tenacitat del PLA, aspecte que permet reduir de forma significativa la seua fragilitat intrínseca. / SUMMARY. "Reduction of the intrinsic fragility of industrial poly(lactic acid) - PLA formulations by using blending and compatibilization techniques" In the last years, a remarkable increase in the sensitiveness about environment has been detected. As a consequence, many research works have been focused on the development on new environmentally friendly materials. This interest has been particularly remarked in the field of polymer technology, in which, the increasing use of biopolyesters is slowly invading several industrial sectors. Among these polyesters, polylactic acid (PLA), which can be obtained from renewable resources such as starch, has been gaining relevance at the same time that its price is continuously decreasing. Currently PLA is a biopolymer of great relevance in technological sectors such as automotive, construction and building, medical sector, 3D printing, and so on, among others. PLA shows excellent mechanical properties and good thermal stability. In addition, it offers a wide processing window that allows the manufacture of parts and components avoiding or minimizing its thermal degradation. However, PLA is a polymer with high crystallinity and this has a negative effect on its ductile properties. This is characterized by low elongation at break, low tenacity and, consequently, high fragility. This doctoral thesis focuses on the improvement of the ductile properties and reduction of the intrinsic brittleness of PLA to expand, even more, its industrial applications. Although different approaches are being investigated: plasticizing, copolymerization, reactive extrusion and blending, this doctoral thesis focuses on the reduction of brittleness by obtaining ternary blends with other biopolyesters in order to obtain highly environmentally friendly formulations and a set of balanced properties. For this, the hypothesis of using a biopolyester that maintains the resistant mechanical properties in high values is proposed. In this case, we have worked with poly (3-hydroxybuturate) - (PHB), obtained by bacterial fermentation. The other working hypothesis focuses on the use of various flexible biopolyesters that could provide good impact resistance, thus increasing the tenacity of industrial formulations. To this end, various flexible bio-polyesters such as poly (¿-caprolactone) - (PCL), poly (butylene succinate) - (PBS) and a copolyester, poly (butylene succinate-co-adipate) - (PBSA) are used. Considering the relevance of miscibility phenomena on final properties of polymer blends, the use of a series of compatibilizing agents derived from renewable natural resources is considered. In particular, this research reports the use of modified vegetable oils (epoxidized and maleinized). Thus, considering the reactivity between the epoxy, maleic anhydride and acrylic acid groups with the terminal hydroxyl groups present in the polymer chains of the different biopolyesters, it is possible to hypothesize the improvement of the miscibility/interaction between the different polymers in ternary blends by using epoxidized, maleinized and acrylated soybean oil (ESO, MSO and AESO respectively). Overall, the results obtained in this doctoral thesis, allow to expand the potential use of the PLA through ternary blends with PHB and PCL or with PHB and PBS or PBSA. The formulations developed in this research work significantly improve the tenacity of the PLA, which allows to significantly reduce its intrinsic brittleness. / García Campo, MJ. (2018). Reducción de la fragilidad de formulaciones industriales de ácido poliláctico - PLA mediante el empleo de técnicas de mezclado y compatibilización [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/114022