Memoria para optar al título de Diseñador Industrial / Este proyecto, enmarcado como una investigación aplicada mediante el uso de prototipos y experimentación, consiste en el desarrollo de un proceso productivo que reduce los costos y tiempos asociados a la fabricación de objetos en materiales compuestos, en contextos donde haya un volumen de producción bajo al nivel de serie corta o incluso fabricación unitaria. Para lograr el objetivo se tomaron las características de las tecnologías CAD/CAM y se vincularon con la conformación de volúmenes en materiales compuestos, un rubro donde predominan los procesos manuales. Esta investigación está enmarcada bajo el Proyecto Protean, instancia que sirvió para probar el proceso desarrollado fabricando el carenado del vehículo híbrido Protean Ackiu, validándolo en la Carrera Solar Atacama 2016.

El propósito de este estudio fue comparar la resistencia compresiva de resinas compuestas microhíbridas y nanohíbridas. La resistencia compresiva es una propiedad mecánica importante de las resinas debido a la gran carga masticatoria que deben soportar durante la masticación, es decir que tanto puede resistir la compresión hasta su punto de fractura, por lo que lo ideal sería encontrar valores altos de compresión conforme avance la tecnología de relleno de las resinas, en la actualidad no se ha aclarado totalmente el tema debido a que si bien es cierto la mayoría de investigaciones afirma que existe relación entre el tipo de relleno de las resinas compuestas y las propiedades mecánicas no hay una clara explicación de cómo podrían estar relacionadas. El estudio es comparativo analítico y transversal. La muestra estuvo constituida por 15 cilindros de resina de cada tipo (1 de microhíbrida TPH SPECTRUM, 1 de resina microhíbrida Z250, 1 de resina nanohíbrida TPH3 y 1 de resina nanohíbrida Z250 XT) de 4 mm de diámetro por 8 mm de altura, siendo un total de 60 muestras, que luego fueron llevados a la maquina universal de ensayos marca AMSLER donde se les midió la resistencia compresiva. Los resultados se organizaron en tablas usando estadística descriptiva, hallando promedios, medianas, máximos y mínimos, además de las pruebas estadísticas T de Student y U de Mann-Whitney para comparar la resistencia compresiva entre los grupos de resina microhíbrida y entre los de resina nanohíbrida, todos con un nivel de confianza del 95%. Se concluyó que si existe diferencia significativa en la resistencia compresiva de la resina microhíbrida TPH SPECTRUM con la resina microhíbrida Z250 y con las nanohíbridas TPH3 y Z250 XT. Obteniéndose como resultado que la resistencia compresiva de la resina microhíbrida TPH SPECTRUM fue mayor que la microhibrida Z250 y las nanohíbridas TPH3 y Z250 XT, mientras que los 3 últimos grupos antes mencionados presentaron resistencia compresiva similar. -- Palabras claves: resistencia compresiva; resina compuesta microhíbrida; resina compuesta nanohíbrida. / --- The purpose of this study is to compare compressive strength and nanohíbridas microhybrid composite resins. The compressive strength is an important mechanical property of the resin due to the large load to be borne chewing during mastication, ie can withstand both compression to the point of fracture, so ideally find high compression values under technology advances filling resins, currently not fully clarified the issue because although most research states that there is a relationship between the type of filler composite resins and mechanical properties there is no clear explanation of how they might be related. The comparative analytical study is cross. The sample consisted of 15 cylinders each type resin (TPH Spectrum micro-hybrid 1, 1 Z250 microhybrid resin, resin 1 and 1 TPH3 nanohíbrida nanohíbrida resin Z250 XT) of 4 mm in diameter and 8 mm in height, being A total of 60 samples, before being taken to the universal testing machine AMSLER where they measured the compressive strength. The results are organized in tables using descriptive statistics, finding averages, medians, maximum and minimum, plus the Student t test statistics and Mann-Whitney test to compare the compressive strength between groups microhybrid resin and resin between nanohíbrida , all with a confiance level of 95%. Concluded that if there are significant differences in compressive strength resin TPH microhybrid microhybrid SPECTRUM with resin and with Z250 and Z250 TPH3 nanohíbridas XT. Obtaining as a result that the compressive strength of the TPH microhybrid resin was higher than SPECTRUM microhybrid TPH3 nanohíbridas Z250 and Z250 and XT, whereas the last 3 groups mentioned above showed compressive strength like. -- Keywords: compressive strength, micro-hybrid composite, composite nanohíbrida.

Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ciencia de los Materiales / La presente tesis doctoral se centra en el desarrollo de compuestos poliméricos de polipropileno (PP) con nanoestructuras de carbono, mediante mezclado en fundido. El interés principal radica en el desarrollo de materiales multifuncionales que presenten conductividad eléctrica, estabilidad térmica y elevadas propiedades mecánicas, para igualar o superar las propiedades de los nanocompuestos de PP con nanotubos de carbono (CNT), bajo las mismas condiciones de procesamiento, y de este modo poder obtener materiales económicamente más competitivos. Por tal razón, el objetivo de la tesis es analizar el efecto del tipo de estructura de carbono (CNT, grafito (G) y óxido de grafeno térmicamente reducido (TrGO)) sobre las propiedades eléctricas, térmicas y mecánicas de nanocompuestos de PP. Además, se estudia el efecto de un tratamiento térmico de recocido y de adicionar una segunda nanopartícula, sobre el desempeño de los nanocompuestos. Los resultados indican que la conductividad eléctrica depende fuertemente del tipo de relleno utilizado, lográndose obtener valores de conductividad eléctrica del orden de 10-3 S/m a concentraciones de sólo 2 y 4% en vol. de CNT o TrGO, respectivamente, mientras que en compuestos de PP con G, una conductividad similar se logra con concentraciones de 20% en vol. Del mismo modo, la estabilidad térmica de los nanocompuestos (a bajas concentraciones) es por lo menos 50 ºC superior que los microcompuestos con G. El módulo de Young de los compuestos bajo tracción se incrementó sustancialmente en relación al PP, para todas las partículas a base de carbono, mientras que la ductilidad disminuyó. Los resultados reológicos bajo condiciones de corte oscilatorio en estado fundido, mostraron que los materiales experimentan una transición de líquido a sólido en una concentración umbral que depende fuertemente del tipo de relleno usado, por ejemplo: 5% en vol. de CNT, 4% en vol. para TrGO, y 20% en vol. para G. Mediante un tratamiento térmico de recocido a los compuestos en estado fundido, la conductividad eléctrica se puede incrementar varios órdenes de magnitud, aunque depende del tipo de relleno y su concentración. Sin embargo, la estabilidad de los compuestos térmica no se ve afectada por el recocido. La conductividad eléctrica, estabilidad térmica y viscosidad de los compuestos de PP/TrGO puede incrementarse por la adición de CNT, obteniendo materiales híbridos con bajas concentraciones de CNT (que no superan el 1.5% en vol.), los cuales poseen propiedades superiores a las mezclas binarias, lo que se traduce en un ahorro económico significativo y facilidad en el procesamiento de este tipo de compuestos. Se estableció que las propiedades finales de un material nanocompuesto dependerán no sólo de la morfología del relleno, sino también del tamaño y el estado de dispersión dentro de la matriz.

Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 24/3/2020. / Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ciencia de los Materiales / El desarrollo de biomateriales para regenerar huesos es un gran desafío, debido a que los materiales de ingeniería convencionales no logran replicar exactamente todas las funciones biológicas del tejido natural. Además, los biomateriales usados presentan alto riesgo de generar infecciones debido a biopelículas bacterianas. En este sentido, esta tesis doctoral pretende desarrollar materiales compuestos porosos (scaffolds) de matriz polimérica biodegradable con micropartículas de vidrio bioactivo dopado con iones metálicos terapéuticos y antibacteriales, como una alternativa de gran potencial para reparar tejido óseo. Se sintetizaron por el proceso sol-gel, vidrios bioactivos ternarios (60SiO2-36CaO-4P2O5 %mol, 58S) y cuaternarios (60SiO2-25CaO-11Na2O-4P2O5 %mol, NaBG) dopados con 1, 5 y 10 %mol de CuO y/o ZnO. Los resultados mostraron que las propiedades de los vidrios dopados dependieron del tipo de ion metálico y su porcentaje de incorporación. En particular, los vidrios mostraron bioactividad por la formación de apatita, sin embargo la incorporación de Cu y Zn disminuyó la bioactividad, con el Zn inhibiendo en mayor magnitud. La liberación de iones dependió del tipo de vidrio bioactivo (58S o NaBG) y para el caso de los iones metálicos, la liberación de Cu+2 fue hasta 30 veces mayor a la de Zn+2. La citocompatibilidad de los vidrios a células óseas dependió de la liberación iónica de los vidrios, siendo los vidrios NaBG más citocompatibles que los 58S. A mayor incorporación de Cu y Zn disminuyó la citocompatibilidad de los vidrios. Sin embargo, los vidrios basados en el NaBG dopados con 1%mol de metal fueron bioactivos, citocompatibles y presentaron propiedades antibacteriales, por ello fueron usados como relleno en la fabricación de scaffolds de poli(D,L-láctico), PDLLA, por incorporación de 10 y 30% en peso de vidrio usando un proceso de liofilización con lixiviado de partículas de NaCl como porógeno. Los scaffolds preparados presentaron porosidad interconectada de 100-400 m, adecuada para el crecimiento óseo y vascular. Se logró un incremento hasta del 130% en el módulo de Young de los scaffolds con la incorporación de 10% de vidrio, sin embargo, la resistencia a la compresión no mejoró significativamente. La incorporación de vidrio bioactivo permitió la formación de apatita y moduló la degradación del scaffold de PDLLA, evaluada por absorción de agua, pérdida de peso y cambio de pH en el medio. En general, todos los scaffolds presentaron buena citocompatibilidad a células madres. Además, los scaffolds con Cu promovieron mejor la angiogénesis (actividad VEGF) y los scaffolds con Zn la osteogénesis (actividad ALP), mientras que el scaffold con Cu y Zn mostró un efecto sinérgico en ambas propiedades. Estos iones metálicos también le proporcionaron capacidad antibacterial al scaffold de PDLLA, frente a la bacteria S. aureus. En esta investigación se demostró que es posible, mediante la incorporación de iones metálicos, diseñar un biomaterial poroso multifuncional, con degradación adecuada, capacidad antibacterial, y potencial osteogénico y angiogénico para su uso en regeneración ósea, por ejemplo, en defectos craneofaciales.

Memoria para optar al título de Químico / En este trabajo se informa la síntesis y caracterización de una serie de acilhidroquinonas lipofílicas, portadoras de un átomo de bromo o del catión trifenilfosfonio en el fragmento acílico, características que permiten una mayor incorporación a las mitocondrias. Para la síntesis de acilhidroquinonas se utilizó el reordenamiento de Fries, donde se usa un ácido de Lewis fuerte como el BF3.2H2O y como reaccionantes, diversos ácidos carboxílicos sustituidos con un átomo de bromo terminal e hidroquinona. En una segunda etapa se lleva a cabo la formación de las sales de fosfonio a partir de las nuevas acilhidroquinonas, mediante la sustitución del átomo de bromo con trifenilfosfina. Estos compuestos fueron caracterizados espectroscópicamente mediante resonancia magnética nuclear (1H y 13C). Interesantemente, una de las sales de fosfonio mostró una alta actividad de inhibición de la proliferación celular, frente a células de tumores mamarios humanos metastásicas (MDA MB231) y no metastásicas (MCF7) / The aim of this thesis is the synthesis of a series of lipophilic acylhidroquinones which exhibits in their structures a bromine atom or the cation triphenylphosphonium at the acylic fragment, to target them to mitochondria. Fries rearrangement, wherein a strong Lewis acid such as BF3.2H2O was used, starting from hydroquinone and carboxylic acids bearing a bromine atom in their structures was performed. In a second stage, the phosphonium salts derivatives were obtained by reaction of bromoacyl hidroquinones with triphenylphosphine. These compounds were characterized spectroscopically by NMR (1H and 13C), one of the phosphonium salts showed an interesting antitumor activity against metastatic cells from human breast tumors (MDA MB231) and non-metastatic (MCF7) / FONDECYT

En el 2012, el Ministerio del Ambiente presentó el cuarto informe sobre desechos solido municipales y no municipales. Según este documento, durante el 2010, en nuestro país se generaron 613 toneladas de residuos sólidos plásticos por día. La región de Lima produce un 51,4% de los residuos plásticos totales y, dado que, solo un 31,6% de sus distritos reportaron sobre la gestión de sus residuos, entonces, la cantidad de desechos plásticos generados podría resultar ser más alta al de la cifra citada. Entonces, dado que Lima es la región que genera la mayor cantidad de desechos plásticos a nivel nacional y es, al mismo tiempo, la región donde se concentra mucha de la actividad industrial, es posible pensar en un sector industrial local que trate de reusar estos desechos y los transforme en productos con valor agregado. Así, uno los procesos más usados a nivel industrial para la fabricación de productos huecos de gran volumen, libres de esfuerzos residuales y a bajo costo con respecto a otros procesos, es el proceso de moldeo rotacional. En este sentido, el objetivo principal de esta investigación es estudiar el sinterizado de materiales compuestos de polietileno reciclado y madera capirona recuperada fabricados mediante moldeo rotacional con el fin de incentivar el uso de materiales alternativos, conformados a partir materiales considerados como desechos, dentro del sector industrial. Para cumplir con el objetivo principal, se ha estudiado el estado del arte referente al proceso de moldeo rotacional y a los materiales compuestos constituidos de plástico y madera. Se han identificado los parámetros críticos del proceso de moldeo de estos materiales tales como la temperatura y el tiempo de calentamiento y el tamaño y la proporción en volumen de las partículas de madera, a partir de los cuales, fue posible idear una metodología experimental. En base a esta metodología, se llevaron a cabo ensayos de moldeo rotacional en cuatro etapas diferentes y, en cada una de ellas, se elaboraron varios materiales compuestos según diferentes condiciones de moldeo. Al final de cada etapa, estos materiales fueron sometidos a ensayos de tracción a fin de evaluar el efecto de los parámetros del proceso sobre las propiedades mecánicas del material determinados en base a dicho ensayo de control. En la primera etapa, se determinaron las temperaturas y tiempos de calentamiento. Durante la segunda, tercera y cuarta etapa, se evaluaron el efecto de la proporción en volumen de las partículas de madera, del tamaño de partícula de madera de la temperatura, respectivamente. Los constituyentes también han sido caracterizados. Se ha estudiado el sinterizado de materiales compuestos de polietileno reciclado y madera capirona recuperada fabricados mediante moldeo rotacional y se ha demostrado que el proceso de sinterización se realiza más eficazmente a mayor temperatura y mayor tiempo de calentamiento para una misma proporción de madera. El material de mejores propiedades mecánicas es aquel que está constituido por un 15 % en volumen de partículas de madera y ha sido moldeado a 300 °C durante 25 minutos. Asimismo, se probado que a medida el contenido de madera aumenta, se dificulta el proceso de sinterización y disminuyen las propiedades mecánicas del material compuesto; mientras que, a medida que disminuye el tamaño de partículas de madera, las propiedades mecánicas mejoran. / Tesis

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Presenta diez datos experimentales para construir la isoterma de adsorción del sistema n-Heptano – Tolueno en el rango completo de concentración de Tolueno; también presenta doce datos experimentales para las mezclas n-Pentano - Tolueno, n-Heptano – Tolueno y n-Octano – Tolueno en función de la concentración del Tolueno en el rango de bajas concentraciones, hasta 0.0800 de fracción molar, utilizando la sílica gel como adsorbente en todos los casos. Determina la isoterma de adsorción aparente a 30°C y se ha supuesto la adsorción preferencial del Tolueno a partir de soluciones líquidas binarias n-alcano – Tolueno. Se ha adoptado el tratamiento termodinámico de adsorción a partir de soluciones binarias propuestas por Everett y la teoría de Gibbs para adsorción de líquidos en superficies sólidas. El adsorbente utilizado es sílica gel de marca J. T. Baker de 60-200 mesh, microporoso, de 605 m2/g de área superficial BET evaluada con nitrógeno para ésta investigación. Las mezclas fueron preparadas con reactivos de alta pureza provenientes de marcas de reconocido prestigio, la prueba que se ha considerado determinante para caracterizar el adsorbato es el índice de refracción de la sustancia pura a 25°C. La concentración antes y después de la adsorción ha sido determinada por refractometría a 25.00 ± 0.02°C con un refractómetro Baush & Lomb con ± 0.00003 de exactitud. / Tesis

Tesis entregada a la Universidad de Chile en cumplimiento parcial de los requisitos para optar al grado de Magíster en Ciencias Químicas. / En el presente trabajo se sintetizaron azo compuestos unidos covalentemente a fragmentos catiónicos derivados de líquidos iónicos y se estudiaron como interruptores moleculares. Se estudió en detalle el proceso de fotoisomerización trans a cis, vía fotoquímica y cis a trans vía fotoquímica y térmica de estas moléculas. Este proceso se llevó a cabo capturando la luz de un diodo emisor de luz a través de una fibra óptica, lo que resultó ser una versátil herramienta para el estudio de fotoisomerización. De este experimento se pudieron obtener las constantes de velocidad, las constantes de equilibrio, la energía libre de Gibbs, entalpía y entropía para la reacción de isomerización de trans a cis. Todos estos datos fueron obtenidos a partir principalmente del análisis de los espectros de resonancia magnética nuclear de protones por irradiación in situ, lo que constituye una nueva metodología en el estudio de fotoisomerización de azo compuestos.

Ingeniera Civil Química. Ingeniera Civil en Biotecnología / El continuo y creciente envejecimiento de la población conlleva a una mayor incidencia de enfermedades degenerativas óseas. Para su reparación se necesitan implantes que en un futuro no darán abasto para cubrir estas necesidades. Así, se hacen necesarias nuevas alternativas de reemplazo de injerto como los biomateriales. Entre ellos, el biovidrio 45S5 (BV) ha mostrado excelentes propiedades de biocompatibilidad y biodegradabilidad, mientras que el óxido de grafeno (GO) de proliferación y diferenciación celular. Es así que, se propone elaborar un compósito a base de biovidiro 45S5, evaluando la adición de óxido de grafeno para la bioactividad, capacidad antimicrobiana y viabilidad celular. Se espera obtener un mejor desempeño para el compósito de BV/GO 0.5% dado sus propiedades reportadas en bibliografía. La metodología parte con la elaboración del biovidrio (sol-gel) y la de GO (Marcanos-Terrones), fabricando polvos a razones de 20:0, 20:0.5 y 20:2 para BV:GO respectivamente. Se caracterizó el material con XRD y SEM/EDS, se analizó la bioactividad mediante la formación de una capa de hidroxiapatita (HCA) para los días 1, 7 y 14 en SBF, se evalúo la actividad antimicrobiana sobre gram-positiva y negativa midiendo la cantidad de unidades formadoras de colonia, y la viabilidad celular sobre células madre mesenquimales de pulpa dental humana. En cuanto a la bioactividad, no se pudieron observar los resultados para GO al 2% por la disolución completa de la muestra, mientras que el BV/GO 5% mostró casi el doble de formación de HCA en comparación con BV puro. La actividad antimicrobiana tuvo mejor desempeño para el biovidrio solo en ambas bacterias (~500 UFC), luego los compósitos con GO (~104 UFC), y finalmente el GO solo (No Contable). En viabilidad celular BV/GO 0.5% exhibió un desempeño de 66% de células activas metabólicamente para el séptimo día, mientras que 64% para BV y 61% para BV/GO 2%. Se concluye que el candidato con más potencial para aplicaciones biomédicas es el BV/GO al 0.5%, pues presenta el mejor desempeño en la bioactividad y viabilidad celular, quedando en duda su verdadero potencial para la actividad antimicrobiana por las condiciones del protocolo.

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