APOYO A LA ENSEÑANZA DE LA FÍSICA EXPERIMENTAL MEDIANTE TÉCNICAS DE ANÁLISIS DE NANOESTRUCTURAS

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Título :	APOYO A LA ENSEÑANZA DE LA FÍSICA EXPERIMENTAL MEDIANTE TÉCNICAS DE ANÁLISIS DE NANOESTRUCTURAS
Autor :	ALVAREZ ZAUCO, EDGAR
Fecha de publicación :	2019
Resumen :	El presente proyecto está basado en la dinámica de aprendizaje basado en problemas, particularmente la enseñanza experimental presenta diferentes vertientes que se deben de tomar en cuenta. Con la implementación del presente proyecto, se desarrollaran metodologías de síntesis de materiales funcionalizados basados en nanoestructuras de carbono. Para esto se mejorará un prototipo de radiación de microondas de energía controlada (ya se cuenta con el) con sensores de seguridad para el uso de los estudiantes. Con esto, los alumnos aprenderán a generar Fichas Técnicas de equipos en cuanto a su funcionamiento y operación. Al aplicar el electromagnetismo y la teoría de líneas de transmisión, lo cual se logrará mediante la caracterización óptica y eléctrica del dispositivo diseñado. Con el equipo instrumentado se proveerá a los alumnos los conocimientos necesarios para iniciarse en la síntesis y funcionalización de nanoestructuras, dandoles las habilidades para desarrollar Reportes de Procesos. La caracterización de estos materiales proveerá a los alumnos la experiencia para: el manejo y preparación de muestras, determinar los parámetros de operación de equipos y límites de observación. Como un resultado directo se plantea que los alumnos aprendan a escribir Protocolos de Caracterización de nanoestructuras. Todos los materiales generados en este proyecto: las Fichas técnicas, los reportes de Procesos y los protocolos estarán a disposición de todos los alumnos mediante su publicación electrónica incorporandolos a la RUA y en la página de FaceBook del Taller de Ciencia de Materiales. En el rubro de generación de recursos humanos, este proyecto generará el trabajo de titulación con la obtención de grado de licenciatura de al menos 3 alumnos durante el primer año y de 2 para el segundo año. También se espera contar con la incorporación de 2 servicios sociales que apoyen de forma directa al desarrollo de los temas tocados en este proyecto.
URI :	http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/6162
metadata.dc.contributor.responsible:	ALVAREZ ZAUCO, EDGAR
metadata.dc.coverage.temporal:	2019-2021
metadata.dcterms.educationLevel.SEP:	Licenciatura
metadata.dc.description.objective:	Desarrollar Protocolos para la caracterización de las propiedades electrónicas de Nanoestructuras de Carbono. Desarrollar protocolos para la caracterización de las propiedades Térmicas de Nanoestructuras de Carbono. Desarrollar protocolos para la caracterización de las propiedades ópticas de Nanoestructuras de Carbono. Todos los protocolos desarrollados incluirán las particularidades necesarias para la preparación de muestras y los límites de observación para materiales nanoestructurados Generar habilidades experimentales en manipulación y modificación de nanoestructuras. Enseñanza de Técnicas de Caracterización de Materiales Nanoestructurados. Aprendizaje en el desarrollo de Reportes y Fichas técnicas de procesos y equipos.
metadata.dc.description.hypothesis:	Partiendo de la observación de Materiales nanoestructurados y plantear las características que debe de tener dicho material para una aplicación específica, el alumno planteará una metodología experimental para el control de las propiedades del material, así como de generar un proceso de caracterización que compruebe dichas propiedades. Con el trabajo realizado se generará un protocolo de proceso que cumplirá con las normas de estándares de calidad (Cofepris)
metadata.dc.description.strategies:	El desarrollo del presente proyecto se enfoca en la modificación de nanotubos de carbono (NTCs) con el uso de microondas, mediante la interacción con radiación electromagnética. Debido a que la modificación de NTCs con microondas ocasiona menos daños estructurales frente a técnicas con ácidos. Como consecuencia se implementará una línea de transmisión (guía de ondas resonante). La guía se diseñará para trabajar en un rango de frecuencia cercano a 2.45 GHz. Este dispositivo ya se encuentra en modo de prototipo, el cuál fue diseñado e instrumentado en su totalidad en la Tesis de Maestría de la estudiante participante Topacio Llarena Bravo. En este proyecto se plantea la modificación de dicho dispositivo para incluirle sensores de seguridad para que sea operado por cualquier estudiante. Así mismo, se utilizarán componentes eléctricos de microondas convencionales lo que hace que nuestro dispositivo sea de bajo costo. Una vez que se tenga la Guía de ondas se podrá generar la: Caracterización de energía electromagnética dentro de la guía, obteniendo los parámetros de operación para la modificación o funcionalización de Nanoestructuras. En primer lugar se realizará la caracterización espacial para determinar la zona de mayor uniformidad de radiación, ésta caracterización se realizará con un analizador de redes que se encuentra actualmente en proceso de compra para nuestro laboratorio. En cuanto a la intensidad de radiación, esto se hará con la ayuda de un espectrofotómetro portátil que se adquirirá con el apoyo de este proyecto. Cabe mencionar que éstas caracterizaciones contaran con la participación de los alumnos Daniel Arcos y Mariana Osorio con asesoría del que suscribe y la participante Topacio Llarena (actualmente en doctorado). Esta parte del trabajo concluirá con la generación de una Ficha Técnica de Operación que realizarán los alumnos arriba mencionados. Teniendo una caracterización de la guía, se planteará la irradiación de nanotubos de carbono de pared múltiple (NTCPM). Para ello se harán reactores de borosilicato (parte de las actividades de nuestro laboratorio). En esta etapa se diseñarán dos experimentos de funcionalización de NTC, en el primero se añadirá la molécula bifuncional Diamino Naftaleno, con el fin de incrementar sus propiedades de conductividad, en el segundo se añadirá 1,8 Diamino Octano la cuál generará un entrelazamiento entre los NTC mejorando sus propiedades de estabilidad térmica. Los materiales sintetizados se someterán a las caracterizaciones: Curvas de voltaje corriente (IvsV). Con el fin de evaluar el cambio de la conductividad con respecto a la cantidad de funcionalización. Esta caracterización se realizará con los equipos de Nanoconductividad con que cuenta el laboratorio basados en los trabajos previos ya publicados por nuestro grupo de trabajo (tesis de licenciatura y maestría de Erick Rolando Martínez Loran y de Topacio Llarena Bravo). Análisis Termo Gravimétrico (TGA). Este análisis nos permitirá determinar la modificación de la estabilidad térmica del material sintetizado. Además de poder tener un estudio específico de las energías de enlace de la funcionalización y estabilidad de la misma. En condiciones de ambientes inertes y de oxidación. Esta técnica se realizará en el equipo de TGA marca Neztch que se encuentra dentro de nuestro laboratorio. Sin embargo, se requerirá la adquisición de crisoles (porta muestras) que se espera se adquieran con el apoyo de este proyecto. Finalmente se Realizará una Caracterización Óptica por Espectroscopia UV-Vis, para determinar la modificaciones de la interacción entre la Luz y los Nanotubos Funcionalizados. Esta caracterización se hará con el Espectrofotómetro Marca Shimadzu que se encuentra en nuestro laboratorio. Este equipo tiene la capacidad de realizar medidas en los modos de Transmisión, Reflexión y reflectancia difusa, y se puede aplicar a materiales en polvo, en solución, bulto y en películas delgadas. Con estas caracterizaciones se generarán reportes detallado de las características especiales que se requieren para medir estas propiedades de las nanoestructuras, aplicable a otros tipos de materiales precursores. En cada caso se desarrollaran y publicaran Manuales de Operación específicos para cada equipo en estas aplicaciones específicas, así mismo se generaran Fichas técnicas para cada caracterización aplicada. Con lo arriba expuesto se generará una visión global de las propiedades, eléctricas, ópticas y térmicas de materiales nanoestructurados, así como, la habilidad en el desarrollo de habilidades de caracterización de materiales Generar Habilidades Experimentales aplicadas a la Ciencia de Materiales
metadata.dc.description.goals:	Aparte de las metas cumplidas en el primer año, se realizaron: La ficha técnica de la Cavidad resonante de microondas en la cual se dan las especificaciones de los componentes, así como la comprobación de la seguridad al usuario. Se completó la un Manual de usuario del equipo de Análisis Termogravimetrico NETZSCH STA 449C, abarcando desde la calibración, las correcciones de medición y la medición de las muestras. Se realizó un Reporte de Síntesis de Materiales Híbridos compuestos por PTFE (teflón) y Nanotubos de Carbono (NTC) así como el ejemplo de funcionalización con una molécula bi-funcional: Polietilene-Imina (PEI) Se concluyo el Protocolo de caracterización Óptica de la Cavidad Resonante de Microondas, mediante el cual es posible obtener la energía de radiación por unidad de volumen que se entrega a las muestras, la importancia de este protocolo radica en la posibilidad de aplicarlo a cualquier cavidad con cualquier magnetrón y se es capaz de determinar la energía de radiación.
metadata.dc.description.selfAssessment:	El proyecto ha tenido un avance substancial, se llegó a más de 70 % de avance de productos comprometidos. Considero que es un buen avance dado que este proyecto está basado completamente en la enseñanza experimental y el desarrollo de los productos está derivados de la experimentación. Dado que las condiciones sanitarias nos impidieron continuar con el trabajo en el laboratorio, se ha hecho un esfuerzo para poder avanzar con el proyecto. Los alumnos asociados al laboratorio y al proyecto consideramos que en cuanto podamos regresar al laboratorio será posible terminar los productos comprometidos, no solo por el proyecto, sino porque estos serán muy importantes para cuando las condiciones nos permitan cierta normalidad en el trabajo de laboratorio y mejorar las condiciones de la enseñanza experimental. Por estas razones creemos que hemos realizado un buen trabajo, que se aprecia en los productos entregados en este informe.
metadata.dcterms.provenance:	Facultad de Ciencias
metadata.dc.subject.DGAPA:	Física Caracterizacion Docencia Experimental Nanoestructuras Sintesis
metadata.dc.type:	Proyecto PAPIME
Aparece en las colecciones:	1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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