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URI https://digital.cic.gba.gob.ar/handle/11746/3778

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  • Materiales nanoestructurados de zirconia: materiales densos y compositos con nanotubos de carbono (NTC)
    ( 2018) Gómez, Sofía
    El óxido de zirconio o zirconia (ZrO2) es un material que, por su versatilidad, abarca un amplio campo de aplicación, desde los cerámicos estructurales como los refractarios; a los biomateriales y las celdas de combustibles como materiales funcionales. La versatilidad de la zirconia se debe a que presenta diferentes estructuras cristalinas y cada una de ellas tiene propiedades propias que se diferencian de las demás. Al dopar la zirconia con 8 mol% de ytria, esta desarrolla una estructura cúbica a temperatura ambiente en la que se promueve una mejora en la conductividad iónica, sin embargo, las propiedades mecánicas de este material presentan ciertas desventajas frente a materiales de zirconia tetragonal (3YZ), y en especial, este material exhibe una tenacidad a la fractura mucho menor además de un importante crecimiento de grano. En los últimos años, ha habido un gran interés en el desarrollo de materiales cerámicos que contengan nanotubos de carbono con el fin de generar una mayor resistencia y tenacidad a la fractura (KIc) para aplicaciones estructurales. Los nanotubos de carbono (NTC) tienen alta superficie específica y presentan excelentes propiedades mecánicas y de conductividad. Debido a estas propiedades es que se ha intentado producir materiales cerámicos en los que los NTC actúen como refuerzo dentro de la matriz cerámica. No obstante la incorporación de estas fibras al material cerámico para producir alguna mejora requiere una fuerte unión entre las partículas de la matriz y los NTC. La heterocoagulación electrostática se postula como un método efectivo para producir una buena dispersión de los NTC en la matriz cerámica y además, mediante este método se producen una fuerte interacción entre los NTC y la matriz cerámica, aportando al anclaje de los tubos en la matriz y por lo tanto, potenciando el refuerzo del composito. El objetivo de esta tesis es aportar conocimiento acerca del efecto que tiene la adición de una pequeña cantidad de nanotubos de carbono (1% p/p) en una matriz de zirconia cúbica, analizando diversas propiedades de los materiales compuestos y comparándolos con el material formado solamente por zirconia. En una primera etapa se realizará la caracterización de las materias primas: zirconia y nanotubos de carbono (Capítulo 4). Luego, se estudiarán las propiedades texturales y mecánicas de los materiales sinterizados en forma convencional de zirconia monoclínica (m-ZrO2) y dopada con 3 y 8 mol% de Y2O3, 3YZ y 8YZ, respectivamente; y en particular, se caracterizarán materiales de 8YZ sinterizados por dos vías alternativas: sinterización en dos pasos y <em>spark plasma sintering</em> (SPS) (Capítulo 5). En una segunda etapa, se abordará la funcionalización de los NTC mediante un tratamiento ácido a diferentes temperaturas (Capítulo 6). En la etapa final de esta tesis se estudiarán los materiales conformados por 8YZ y 1% p/p de NTC, procesados mediante heterocoagulación electrostática (Capítulo 7). Se profundizará el estudio sobre el efecto que tiene la introducción de NTC en la dureza Vickers (Hv) y tenacidad a la fractura (KIc) medidas por el método de indentación, la dureza y el módulo de elasticidad obtenidas por microindentación, y la resistencia a la flexión del composito 8YZ-NTC, en conjunto con un análisis de la resistencia al desgaste que presentan estos compositos.
  • Caracterización y correlaciones nano-micro-macro de rocas de interés para la producción de hidrocarburos
    ( 2018) Carmagnini, Nicolás Oscar
    El shale o roca de esquisto es una formación sedimentaria que contiene gas y petróleo (shale gas y shale/tight oil). Argentina tiene un gran potencial de este tipo de recursos. La región de Vaca Muerta del país, una formación geológica y sede rocosa de grandes depósitos, tiene una capacidad aproximada de 16.2 mil millones de barriles de petróleo de shale y 308 billones de pies cúbicos de gas de shale, según el informe de la EIA (Energy Information Administration) del año 2013. La roca shale de Vaca Muerta es muy lucrativa debido a su extensión de entre 100 y 300 metros de espesor en algunos lugares. Del mismo modo hay formaciones de este tipo con similares potencialidades en varias de las cuencas argentinas. En el presente trabajo estudiamos y comparamos a escalas nano-micro-macro dos muestras representativas y geológicamente diferentes de roca de interés tecnológico para la producción de hidrocarburos, mediante diversas técnicas de caracterización. Así, se establecen correlaciones que emergen del estudio a diferentes escalas o jerarquías. De este modo, buscamos explorar, implementar y adecuar metodologías de caracterización que puedan ser transferidas y aplicadas en el sector productivo. En el presente trabajo se logró caracterizar estructural, química y fisicoquímicamente (desde la escala química-nanoscópica a la macroscópica) dos muestras representativas de la Provincia de Neuquén, haciendo especial hincapié en las fases inorgánicas de las rocas. Se estudió así, la mineralogía de las mismas mediante difracción de rayos X y la evolución de las fases presentes en las muestras calcinadas a 550°C y 850°C. A su vez, se realizaron ensayos térmicos (ATD-TG y COT) para constatar las composiciones de las rocas y sus transformaciones debidas al cambio de temperatura. Además, se estudió la microestructura por diversas técnicas (picnometría, porosimetría por intrusión de mercurio y Arquímedes), permitiéndonos generar conocimiento sobre propiedades tales como la densidad y la porosidad de las muestras. El análisis por microscopia SEM pudo determinar las características texturales de las rocas. Finalmente, un estudio de las propiedades mecánicas de las rocas mediante ensayos de dureza Vickers y resistencia a la rotura por compresión permitieron comparar las mismas entre si y, también, con otros sistemas similares.
  • Montmorillonitas modificadas para la retención de pesticidas poscosecha (imazalil y tiabendazol)
    ( 2017) Gamba, Martina
    Las arcillas son materiales que por su versatilidad y abundancia fueron milenariamente utilizados en diversas aplicaciones. Con el desarrollo del conocimiento científico, se pudo asignar a ciertas características físico-químicas sus propiedades específicas y además introducir modificaciones en su estructura con el objetivo de optimizar su aplicabilidad. Las principales características de las montmorillonitas son su gran superficie específica y capacidad de intercambio catiónico que las convierte en excelentes adsorbentes de especies catiónicas. Para mejorar su capacidad de adsorción de especies orgánicas (neutras o aniónicas), se postula someterlas a procesos de intercambio catiónico con aminas alquílicas o metales de transición para generar nuevos sitios activos. En Argentina, la gran actividad agrícola y, en particular, la frutícola, genera grandes volúmenes de efluentes conteniendo distintas moléculas orgánicas que en general son mezclas de fungicidas y detergentes. Antes de su disposición por vertido en aguas naturales, es recomendable tratar estos efluentes para remover posibles contaminantes. En ese sentido, la adsorción es una vía sencilla y económica y el uso de montmorillonitas naturales y modificadas una posibilidad con gran potencialidad. El objetivo de esta tesis es aportar conocimiento acerca de los diversos mecanismos físico-químicos por los cuales dos fungicidas utilizados ampliamente en la industria frutícola en nuestro país y en el mundo (tiabendazol e imazalil), interactúan con montmorillonita (arcilla abundante en el norte de la Patagonia) y con productos de su modificación química. En una primera etapa se compararán las capacidades de adsorción de los fungicidas por parte de la montmorillonita natural y de organo-montmorillonitas (Capítulos 3 y 4). Luego, en una segunda etapa, se evaluará como adsorbente de estos fungicidas -tanto individuales como combinados- una montmorillonita intercambiada con cobre, un metal que también es tóxico a ciertos niveles de concentración y por lo tanto requiere ser removido de efluentes industriales y mineros (Capítulo 5). Se profundizará el estudio sobre el efecto que tiene la presencia del metal en los adsorbentes en la remoción del tiabendazol y se realizará un ensayo preliminar empleando un efluente real de plantas de empaque de frutas de pepita de la provincia de Río Negro (Capítulo 6). Para comprender los procesos se estudiarán variables como el tiempo, pH, la concentración y se caracterizarán los materiales antes y después de los ensayos de adsorción. De esta manera se buscará identificar los sitios activos y el mecanismo involucrado.
  • Procesamiento y caracterización de materiales cerámicos refractarios del sistema ZrO₂-CaO-MgO-SiO₂
    ( 2017) Booth, Raúl Fernando Nicolás
    En la presente tesis doctoral se han desarrollado materiales cerámicos refractarios de CaZrO₃-MgO incluyendo “fases adicionales” tales como circonia cúbica, merwinita y monticellita cuyas proporciones varían según el tipo de mezcla de origen y temperatura de sinterizado. Los cerámicos se obtuvieron a partir de sinterización reactiva de mezclas de dolomita y ZrO₂. Puesto que la dolomita, es un mineral abundante en nuestro país y no muy utilizado, los materiales podrían obtenerse a bajo costo. En este estudio, se utilizaron dos muestras de dolomitas nacionales provenientes de las zonas de Zapala, (Neuquén) y de Olavarría (Buenos Aires), la diferencia principal que presentan entre sí, es su grado de pureza. Asimismo, se emplearon dos tipos de ZrO₂ en fase monoclínica (m-ZrO₂), cuyas diferencias radican en el grado de pureza (principalmente el contenido de SiO₂, Al2O₃ y Fe2O₃), como así también en el tamaño inicial de partícula. Esto hace que los cerámicos obtenidos presenten diferencias muy marcadas. La presencia de las impurezas mencionadas juega un rol fundamental en el diseño y desarrollo del refractario en cuestión y por eso en varios capítulos se estudia en detalle el sistema cuaternario ZrO₂-CaO-MgO-SiO₂ con el objeto de entender debidamente la reacción de formación de los compuestos que se obtienen entre dolomita y ZrO₂, y el efecto que producen las impurezas.
  • Propiedades de una bentonita industrial nacional y su caracterización estructural basada en absorción y difracción de rayos X (XANES y DRX)
    ( 2016) Moreira Toja, Ramiro Julián
    Las bentonitas son arcillas de gran importancia industrial; sus propiedades características están determinadas por su estructura a distintos niveles. Algunas de sus aplicaciones implican un tratamiento térmico. En el presente trabajo estudiamos una bentonita industrial argentina y sus productos de calcinación a dos temperaturas. Las técnicas empleadas son espectroscopía de estructura cercana al borde de absorción de rayos X en el borde de absorción K de silicio y de aluminio, difracción de rayos X y otras técnicas complementarias. Los resultados obtenidos evidencian la presencia de silicio tetracoordinado y su estabilidad frente al tratamiento térmico, la presencia de aluminio tanto tetracoordinado como hexacoordinado y la variación de sus proporciones con la temperatura de tratamiento, la formación de nuevas fases cristalinas debida al tratamiento térmico y la deshidratación y deshidroxilación de la bentonita durante el tratamiento térmico. Este trabajo presenta una de las primeras experiencias en las que se estudian materiales arcillosos utilizando técnicas de absorción de rayos X en nuestro país.