Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales

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    Determinación de las condiciones de producción de carbones activados a partir de residuos de la agroindustria del cacao para su posible uso como electrodo en supercondensadores
    (Universidad Industrial de Santander, 2024-11-12) Martínez Galindo, Aylin Vanesa; Vargas Ceballos, Óscar Andrés; Méndez Camacho, Yelsin Enrique; Córdoba Tuta, Elcy María; Scharifker, Benjamín Rubén
    Los residuos de cacao generados durante un proceso de extracción de polifenoles, se pueden reutilizar para generar un mayor valor agregado en un marco de economía circular. Una aplicación prometedora es el desarrollo de carbón activado para su uso en dispositivos de almacenamiento de energía, como electrodos de supercondensadores. La capacidad de almacenamiento de energía del carbón activado está influenciada por varios factores, incluido el tipo de biomasa, el método de activación y el proceso de carbonización. En esta investigación se implementó el método de activación química para la síntesis de carbones activados, utilizando cloruro de zinc (ZnCl₂) como agente activante y residuos de la agroindustria del cacao como materia prima. Las proporciones de agente activante y materia prima utilizada son 1:1, 2:1 y 3:1, respectivamente. La activación térmica se desarrolló a 650 °C y 900 °C, con tiempos de carbonización de 30 y 120 minutos. El lavado del carbón activado se realizó con HCl (1M). Los carbones activados se sometieron a análisis elemental CHNS, caracterización textural por medio de adsorción de nitrógeno y análisis termogravimétrico (ATG) en atmósfera de aire y nitrógeno. Las evaluaciones electroquímicas se realizaron mediante voltamperometría cíclica y carga descarga galvanostática. Los resultados muestran que el material sintetizado a 900 °C/30 minutos con una relación de impregnación de 3:1 tiene una capacitancia específica de 76 F/g y una alta área superficial de 1483 m²/g, con un porcentaje de retención de la capacitancia del 86,8% durante 1000 ciclos de carga y descarga galvanostática a 1 A/g, lo que indica su viabilidad para su uso en electrodos para supercondensadores.
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    Recubrimientos de cerámicos cálcicos, policaprolactona y colágeno reforzados con nanotubos de carbono multipared para uso en ortopedia
    (Universidad Industrial de Santander, 2020) Montañez Supelano, Nerly Deyanira; Peña Ballesteros, Darío Yesid; Estupiñán Durán, Hugo Armando; García Vergara, Sandra Judith; Córdoba Tuta, Elcy María; Güiza Argüello, Viviana Raquel; Ramírez Caballero, Gustavo Emilio; Echeverría Echeverría, Félix; Endrino, José Luis
    La interacción material–célula es un complejo proceso en donde las propiedades superficiales de los biomateriales influyen directamente en el comportamiento celular. Determinar cualquier cambio superficial en los biomateriales es crucial para entender las respuestas en los procesos celulares, especialmente el proceso de adhesión. En este trabajo, fueron desarrollados materiales cerámicos, poliméricos y compuestos de polímeros como policaprolactona (PCL) y colágeno (COL) con fosfatos cálcicos (FC) y nanotubos de carbono multipared (NTC) en diferentes concentraciones (0.5, 1.0 y 1.5 g/L). Estos materiales fueron depositados por electrodeposición (fosfatos cálcicos) y spin coating (polímeros y compuestos) sobre un material de osteosíntesis (Ti6Al4V). Varias técnicas de caracterización química, física y biológica como espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia Raman, difracción de rayos X (DRX), microscopia electrónica de barrido (SEM), espectrometría de dispersión de energía de rayos X (EDS), microscopia electrónica de transmisión (TEM), termogravimetría (TGA), prueba colorimétrica MTT, fosfatasa alcalina (ALP), microscopia de fluorescencia, scratch test, espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS), voltametría cíclica (VC), microbalanza de cristal de cuarzo (QCM), microscopia de fuerza atómica (AFM), piezorespuesta de fuerza atómica (PFM) y microscopia de barrido de sonda Kelvin (SKPM) se llevaron a cabo para evaluar exhaustivamente los recubrimientos. Se encontró que un aumento en la concentración de NTC induce cambios en la fase microestructural del fosfato de calcio que conduce a la formación de brushita, monetita e hidroxiapatita. Así mismo, el aumento de NTC en las matrices poliméricas disminuye los potenciales superficiales locales, lo que favorece la adherencia celular y la morfología de los núcleos de células de osteosarcoma humano (HOS) en la mayoría de los casos. Cuando se agregan diferentes concentraciones de NTC funcionalizado con FC a las matrices poliméricas, se inducen cambios en la rugosidad, potencial superficial y piezorespuesta, encontrando que superficies como COL/FC/NTC mejoran sustancialmente el proceso de adhesión celular especialmente a altas concentraciones de NTC.