Área de Nanoestructuras y Nanocompuestos Poliméricos

nanoestructuras3/>
  </div>
</div>
<div class=

Los nanomateriales han estado presentes en la vida del hombre y en la naturaleza desde tiempos antiguos Y es a partir del desarrollo de nuevas herramientas tecnológicas, posteriores a la revolución industrial, que se genera gran interés por su estudio y manipulación. Una característica de los nanomateriales, que enfatiza la importancia de su estudio, es que generalmente presentan mejores propiedades al disminuir sus dimensiones a nivel nanométrico es decir, al orden de una mil millonésima parte de un metro.

Las principales competencias dentro de esta área de investigación son la experiencia de sus integrantes en la síntesis y obtención física y química de nanoestructuras, así como la modificación de sus propiedades. Este campo de estudio abre las puertas a diferentes aplicaciones dentro de los sectores medioambiente, energía y automotriz. Es por ello que los investigadores del área de nanoestructuras y nanocompuestos poliméricos se dedican al estudio de las características de estos materiales.

Las nanoestructuras y los nanocompuestos poliméricos representan una alternativa para desarrollar nuevas aplicaciones explorando las rutas de síntesis y de modificación para permitir un alto desempeño en aplicaciones específicas como: remoción de contaminantes, recubrimientos de autolimpieza o conversión de energía solar, por mencionar algunos ejemplos.

Cada uno de los integrantes de esta área trabaja en líneas específicas para generar conocimiento científico básico y, a su vez, atender problemas del sector industrial mediante la resolución de retos tecnológicos tanto regionales como nacionales.

Materiales bidimensionales y nanoestructuras

La línea de investigación central del Laboratorio de Síntesis y Modificación de Nanoestructuras y Materiales Bidimensionales está dirigida a la obtención y modificación química y superficial de nanoestructuras de carbono y materiales bidimensionales mediante dopaje. La modificación de dichos materiales mediante éste método permite controlar las propiedades de los mismos y, hasta cierto punto, diseñarlos adecuadamente para aplicaciones específicas.

Para poder tener un control sobre la modificación química, primero debemos conocer los métodos de síntesis. La síntesis de nanoestructuras de carbono y análogos se lleva a cabo en este laboratorio a partir de diferentes métodos: CVD (RTCVD, PECVD) y métodos químicos (Intercalación-Exfoliación, co-precipitación, sol-gel, hidrotérmico). Una vez conocido y controlado el método de síntesis se estudian los efectos del dopaje y los cambios estructurales, vibracionales, electrónicos y, en general, el cambio de las propiedades que los sistemas sin dopaje tienen y, de esta forma, son dirigidos hacia un campo de aplicación específico como puede ser: energía, catálisis, medio ambiente y biomedicina, así como a los sectores industriales automotriz y aeronáutico.

Líneas de investigación

  • – Síntesis y dopaje de nanotubos de carbono, grafeno y oxido de grafeno para aplicación en campos como catálisis, medio ambiente y biomedicina.
  • – Síntesis y dopaje de M2D o análogos del grafeno (MoS2, C3N4) para aplicaciones en energía, catálisis y biosensores.
  • – Estudio de propiedades estructurales, vibracionales, electrónicas y mecánicas de M2D (grafeno, GO, rGO, MoS2, MoO3).
  • – Estudio de sistemas híbridos (M2D/Nanopartículas metálicas) para aplicación en campos como catálisis y biomedicina.
  • – Desarrollo de recubrimientos avanzados para la industria automotriz y aeronáutica.

alejandra-garcia2


Dra. Alejandra García García
Tel. +52 (81) 1156 0835
alejandra.garcia@cimav.edu.mx

Nanocompuestos de base polimérica
liliana-licea


Dra. Liliana Licea Jiménez
Tel. +52 (81) 1156 0831
liliana.licea@cimav.edu.mx

El principal objetivo de esta línea de investigación es generar conocimiento que dé lugar a desarrollar materiales funcionales debido a que las ventajas de los materiales nanocompuestos producen sinergia y potencializan su funcionalidad o propiedad. Adicionalmente, los materiales nanocompuestos poliméricos están en creciente demanda y cuentan con alto potencial de aplicación.

Las nuevas propiedades y/o funcionalidad de los materiales desarrollados permiten incursionar en la industria energética, automotriz, aeronáutica, textil y electrónica, así como en el sector de recubrimientos y de la construcción.

En el Laboratorio de Nanocompuestos de Base Polimérica se han desarrollado proyectos como:

  • – Investigación de las propiedades en materiales compósitos de base polimérica reforzados con nanotubos de carbono.
  • – Investigación de la influencia de la incorporación de nanopartículas en matrices poliméricas curadas mediante radiación UV y su desempeño como recubrimientos.
  • – Aprovechamiento de la energía solar mediante el desarrollo de compuestos nanopartícula metálica-polímero para su uso como material activo en celdas fotovoltaicas
  • – Recubrimientos autolimpliables de alto desempeño para superficies fotovoltaicas.
  • – Materiales nanocompuestos basados en óxido de grafeno con propiedades controladas para aplicación en aprovechamiento de energía solar

Los beneficios tecnológicos de la labor científica que desarrolla el Laboratorio de Nanocompuestos reside en dar valor agregado a los productos industriales, teniendo como beneficios sociales la formación de recursos humanos especializados con capacidad de incorporación al sector productivo, con formación que se demandan en la industria.

Líneas de investigación

  • – Funcionalización y/o modificación de nanoestructuras y nanopartículas, tales como grafeno, nanotubos de carbono, nanopartículas de óxidos metálicos.
  • – Preparación de nanocompuestos poliméricos.
  • – Análisis de propiedades de nanocompuestos poliméricos, para el desarrollo de su funcionalidad.
  • – Desarrollo de prototipos y pruebas de concepto.

Nanomateriales de carbono y polímeros conductores electrónicos

Esta línea de investigación está dirigida tanto a ciencia básica como aplicada a partir del estudio de nanotubos de carbono, fulerenos y derivados del grafeno, así como de polímeros conductores electrónicos especialmente dirigidos al área de captación, almacenamiento y transformación de energía: celdas de combustible, celdas solares, dispositivos optoelectrónicos, actuadores, compósitos poliméricos termoeléctricos y para disipación de calor.

La síntesis de nanomateriales de carbono se realiza mediante diferentes métodos incluyendo la deposición química de vapores, mientras que la síntesis de polímeros conductores electrónicos se realiza por vía de “química húmeda” así como por técnicas electroquímicas como voltametría o cronoamperometría.

En el estudio de caracterización de estos materiales una de las técnicas que cobra importancia es la espectroscopía Raman, que nos permite identificar cambios en las propiedades físicas y químicas de macromoléculas de carbono. Adicionalmente, las técnicas electroquímicas como voltametría, electrogravimetría e impedancia nos proporcionan información sobre la deposición de películas poliméricas, band gap, cinética, capacidad de carga y estado de oxidación.

Derivado de estos estudios, se busca que a futuro esta línea de investigación se consolide en dar soluciones simples y eficaces para las demandas energéticas actuales.

Líneas de investigación

  • – Síntesis y modificación química de micro y nanomateriales de carbono y polímeros intrínsecamente conductores electrónicos (PCEs).
  • – Síntesis por metodologías bottom-up y top-down para la obtención de estructuras de diferente orden que al combinarse presenten sinergia en cuanto a sus propiedades.
  • – Estudio mediante espectroscopia Raman y electroquímica de macromoléculas de carbono: nanotubos, grafeno y PCEs.
  • – Estudio de propiedades vibracionales, electrónicas y de carga.

abraham-cano


Dr. Abraham Cano Márquez
Tel. +52 (81) 1156 0846
abraham.cano@cimav.edu.mx