Los detergentes y jabones que usamos ampliamente con distintas aplicaciones industriales y usos cotidianos, son moléculas orgánicas de carácter dual (polar y no polar) llamadas surfactantes, con capacidad de formar espontáneamente una variedad de nanoestructuras autoensambladas. Un ejemplo conocido de agregado surfactante son las micelas. Estas moléculas nos permiten compatibilizar al agua y al aceite en una sola fase a través de la formación de emulsiones y otros sistemas. En ellos podemos encapsular ingredientes activos como perfumes, fármacos, sabores, etc. y liberarlos controladamente. Los sistemas surfactantes se utilizan en todos los ámbitos; tanto en productos de la vida cotidiana como en sofisticadas aplicaciones que van desde dispositivos electrónicos hasta fármacos de liberación controlada.

Esto nos ha permitido apoyar al sector industrial en una serie de proyectos en los cuales hemos desarrollado formulaciones especializadas para la industria farmacéutica (liberación controlada y prolongada de fármacos), cuidado del hogar, alimentos, pinturas, compósitos plásticos, materiales para baterías, antibacteriales, recubrimientos para pisos y materiales de construcción, entre otros.

Los surfactantes forman nanoestructuras de diversas morfologías y tamaños de manera sencilla, controlada y modulable. Una vez formadas, las podemos aprovechar como medio de reacción o “molde” para sintetizar nanomateriales. En particular, nuestro grupo hace uso de las microemulsiones (agua-en aceite o W/O, aceite-en-agua o O/W, y bicontinuas), resultando en nanopartículas de tamaño y composición altamente controlados o bien, en la formación de superestructuras jerárquicas tridimensionales, permitiendo ir de la nano a la macroescala.

Por otro lado, los métodos de electrodepositación, eletroforesis y desplazamiento galvánico también nos permiten sintetizar nano y superestructuras jerárquicas de una manera fácil, rápida, económica y controlable.

El diseño de materiales abarca la síntesis de polímeros, así como la funcionalización de nanomateriales (nanopartículas, grafeno, óxido de grafeno, etc.) con grupos químicos que le confieran al nanomaterial una dispersión homogénea en matrices poliméricas, así como una funcionalidad adecuada para diversas aplicaciones avanzadas. En el grupo de investigación denominado “Advanced Functional Materials & Nanotechnology” estudiamos y desarrollamos métodos de modificación química para investigar como la influencia del tipo y la concentración (graft density) de los grupos funcionales presentes en un nanomaterial, pueden modular las propiedades macroscópicas de los polímeros. La funcionalización selectiva nos ha permitido desarrollar materiales funcionales (polímero/nanomaterial funcional) con propiedades super-anticorrosivas, ultrafiltración, baja fricción, supercapacitores, sensores, almacenamiento de energía, entre otros.

La síntesis de polímeros o copolímeros en bloque y su posterior funcionalización, ilustra un ejemplo en el diseño de membranas de intercambio protónico para su potencial uso en celdas de combustible. El diseño de materiales híbridos es un factor importante en donde estudiamos la síntesis de polímeros desde la superficie de un nanomaterial, o bien la incorporación de nanomateriales funcionales en polímeros mediante extrusión, inyección o electrohilado para investigar las propiedades térmicas, mecánicas, fisicoquímicas, etc., del composito resultante. La impresión en 3D/4D de polímeros nos permite desarrollar superficies con propiedades superhidrofóbicas, separación aceite/agua, etc., así como estructuras de materiales compuestos con propiedades inusuales.

El 3DLab tiene por objetivo formar capital humano de alta especialidad, participar en el desarrollo de proyectos de ciencia de frontera y de desarrollos tecnológicos multidisciplinarios de vanguardia a nivel nacional e internacional, desarrollar procesos, servicios y en general nuevos materiales en el tema de la manufactura aditiva para coadyuvar en la solución de los temas prioritarios del país.

Materiales avanzados multifuncionales de bajo impacto ambiental, obtenidos mediante procesos sencillos de bajo costo y que pueden ser utilizados en múltiples aplicaciones, tales como:

• – Descontaminación de agua, aíre y suelo.
• – La generación y/o almacenamiento de energía renovable y limpia.
• – Superficies inteligentes.

Nuestro grupo de investigación ha obtenido estos materiales multifuncionales mediante varios métodos de síntesis de química suave como SOLGEL, método solvotermal clásico, solvotermal asistido por microondas, co-precipitación, entre otros.

Los materiales sintetizados se han probado como fotocatalizadores para le degradación de contaminantes en agua y aire, así como también en dispositivos electroquímicos para almacenar energía.