Área de Química de Materiales, Polímeros y Surfactantes

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El área de Química de Materiales cuenta con profesores-investigadores especializados en Química Coloidal, Sistemas Surfactantes, Síntesis y Procesamiento de Polímeros, Electroquímica, Fotocatálisis, Impresión 3D/4D de Polímeros y Nanocompósitos, Síntesis y Modificación Química (Funcionalización) de Nanopartículas y Nano/Superestructuras, Grafeno, Óxido de Grafeno, Macromoléculas, Formulaciones Nanotecnológicas para Liberación Controlada, así como en Metodologías Avanzadas de Caracterización, entre otras.

La experiencia científica y tecnológica del grupo de investigadores en el área de Química de Materiales, permite generar investigación científica de frontera, proyectos de cooperación nacional e internacional, desarrollos tecnológicos de alto valor agregado para el sector industrial, así como la formación de recursos humanos de alta especialidad a nivel Licenciatura (tesis), Maestría, Doctorado, Posdoctorado y Estancias de Investigación nacionales e internacionales.

El área de Química de Materiales está representada por cuatro grandes líneas de Investigación:

Química coloidal e interfacial aplicada a nanomateriales y formulaciones

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.



Dra. Margarita Sánchez Domínguez
Tel. +52 (81) 1156 0830
margarita.sanchez@cimav.edu.mx


Superestructuras jerárquicas metálicas para electrocatálisis sintetizadas en microemulsiones bicontinuas

Superestructuras jerárquicas plasmónicas como sustratos SERS: Poliedros de Ag (electrodepósito) y jaulas de Au (desplazamiento galvánico)

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Líneas de investigación

  • – Síntesis de superestructuras jerárquicas usando microemulsiones bicontinuas como plantilla y su aplicación como electrocatalizadores y sustratos SERS.
  • – Nano y superestructuras plasmónicas mediante electrodeposición, electroforesis, y desplazamiento galvánico; aplicación como sustratos SERS.
  • – Microemulsiones (O/W, W/O) como plantillas para la síntesis de nanopartículas inorgánicas para varias aplicaciones (fotocatálisis, catálisis, baterías de ion litio, etc).
  • – Diseño y síntesis de nanosistemas para terapias contra el cáncer.
  • – Formulaciones para liberación controlada y prolongada de fármacos: hidrogeles, micro/nanopartículas (poliméricas, BSA), y niosomas.
  • – Encapsulación de contaminantes persistentes (tricloroetileno) en micelas.

Grupo de trabajo

Postdoctorantes: Dra. Keyla Fuentes, Dr. Darío Rivera. Tesis Doctorales: Elijah T. Adesuji, Edith Navarro, Ana Pinilla. Tesis de Maestría: Andrea Zapata, Frida Aceves, Antuhan Hernández. Tesis de licenciatura: Karla Basilio (IES Poza Rica), Esther Guardado (Universidad Autónoma de Sinaloa). Estancias internacionales: Mayra A. Castañeda Cataña (Universidad de Buenos Aires).

Diseño de Materiales Funcionales para Aplicaciones Avanzadas


Dr. José Bonilla
Tel. +52 (81) 1156 0830
jose.bonilla@cimav.edu.mx

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.

La experiencia en la síntesis-modelamiento y procesamiento de polímeros, así como de los métodos de funcionalización de nanomateriales, nos ha permitido formar recursos humanos especializados, publicar nuestras investigaciones en revistas de circulación internacional (JCR), generar patentes, participar en diversos foros nacionales e internacionales, dirigir proyectos de colaboración nacional e internacional, así como desarrollar proyectos tecnológicos para la industria.


Nuevos Métodos de Funcionalización de Grafeno y Óxido de Grafeno

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Síntesis y Procesamiento de Polímeros. Modelamiento Matemático de Cinéticas de Polimerización vía FRP, RDRP.


Líneas de investigación

  • – Funcionalización de Grafeno/Óxido de Grafeno/Nanopartículas y su Incorporación en Matrices Poliméricas para Aplicaciones en Sensado, Super-Anticorrosivos, Supercapacitores, Captura de CO2, Modulación de Propiedades Mecánicas de compositos, Recubrimientos de bajo coeficiente de fricción, entre otras.
  • – 3D-Printing de polímeros y nanocompositos (VAT-polymerization) mediante stereolitografía y sus aplicaciones en el desarrollo de Superficies Superhidrofóbicas, Separación Agua-Aceite, Superficies Inteligentes, etc.
  • – Síntesis de Polímeros y Copolímeros en Bloque Mediante Reversible Deactivation Radical Polymerization (RDRP) usando Nitróxidos y RAFT
  • – Procesamiento por Extrusión, Inyección y Electrohilado de Polímeros y Nanocompositos, así como su caracterización fisico-química.
  • – Modelamiento Matemático de Cinéticas de Polimerización.

Distinciones

  • – Presidente de la Sociedad Polimérica de México A.C (2017-2019)
  • – Invited Researcher at Case Western Research University (CWRU, 2019-2020)
  • – Pacific Polymer Federation Council Member (2017-2023)