Maestría en Ingeniería - Materiales y Procesos
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Item type: Ítem , Estudio del efecto del flujo de nitrógeno sobre la estructura, composición química y el plasma generado en la síntesis de recubrimientos de TiAlTaNbZrN con el sistema de HiPIMS(Universidad Nacional de Colombia, 2026) Mendoza Castañeda, Sara; Olaya Florez, Jhon Jairo; Piamba Tulcán, Óscar Edwin; Corrosión, tribología y energíaLa presente investigación tuvo como objetivo caracterizar, mediante espectroscopía de emisión óptica (OES), el plasma generado durante la deposición de películas TiAlTaNbZrN por HiPIMS, variando el flujo de nitrógeno, con el fin de determinar su influencia sobre la estructura, composición y morfología de los recubrimientos. El trabajo se desarrolló en dos etapas orientadas a optimizar los parámetros de fabricación y a correlacionar el comportamiento del plasma con las propiedades del recubrimiento. En la Etapa 1 se estudió el efecto de la polarización del sustrato y la presión de trabajo en recubrimientos metálicos de TiAlTaNbZr. La caracterización mediante tasa de depósito, EDS, XRD y ensayos de adherencia evidenció la influencia del BIAS y la presión de trabajo sobre la microestructura y la integridad del recubrimiento. Con base en la definición estructural y la adherencia, se estableció como condición óptima de síntesis un BIAS de −75 V y PT de 0.7 Pa. La Etapa 2 se centró en la caracterización del plasma y su relación con los recubrimientos TiAlTaNbZrN al variar el flujo de N2 entre 0 y 8 sccm. Mediante OES se identificaron especies neutras y ionizadas de Ar, N y metales del blanco, y se estimaron parámetros del plasma como tasas de ionización, temperatura de excitación y densidad electrónica. El aumento del flujo de N2 produjo una disminución progresiva de la tasa de depósito y de las intensidades de las líneas metálicas y de Ar, asociada al envenenamiento del blanco. Los parámetros del plasma mostraron un comportamiento no lineal con el flujo de N2, característico de descargas HiPIMS en mezclas reactivas. (Texto tomado de la fuente) La evolución del plasma se reflejó en los recubrimientos. El análisis por EDS confirmó la incorporación de nitrógeno y el mantenimiento del carácter de alta entropía. Los patrones de XRD evidenciaron la transición desde una fase BCC hacia una fase FCC tipo NaCl, mientras que SEM y AFM mostraron una evolución no lineal de la morfología, con mayor rugosidad en flujos intermedios y superficies más homogéneas a mayores flujos. En conjunto, se estableció una correlación directa entre los parámetros espectroscópicos del plasma y las características finales de las películas. Este trabajo aporta criterios experimentales para la comprensión y control de la síntesis de nitruros multicomponente de alta entropía y resalta el potencial de la OES como herramienta de diagnóstico para la optimización de procesos de deposición reactiva por HiPIMS. (Texto tomado de la fuente)Item type: Ítem , Evaluación de sinergismo erosión-corrosión de recubrimiento de TiAlTaZrNbN depositado mediante técnica HiPIMS(Universidad Nacional de Colombia, 2026-05-28) Vargas Buenaventura, Julian David; Olaya Florez, Jhon Jairo; Piamba Tulcan , Oscar Edwin; https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0002291827 Vargas Buenaventura, Julián David [0002291827]; https://orcid.org/0009-0009-8654-057X; Corrosión, tribología y energíaSe evaluó el comportamiento frente al sinergismo erosión–corrosión de un recubrimiento de nitruro de alta entropía (TiAlTaZrNb)N depositado mediante la técnica HiPIMS (High-Power Impulse Magnetron Sputtering) sobre acero AISI 4340. El sinergismo entre erosión y corrosión se cuantificó siguiendo el procedimiento de la norma ASTM G119-09 (2016) [1], [26], [98], empleando una celda de ensayo con boquilla tipo jet que permitió variar el ángulo de impacto (30° y 90°) y mantener una velocidad de flujo de 11,5 m/s [26]. La degradación corrosiva se evaluó en una solución de NaCl al 3,5 %, mientras que el desgaste erosivo se generó mediante la acción de un chorro de agua con partículas de SiO₂ (10 % en peso, 212–300 μm). La microestructura y morfología de los recubrimientos se analizaron mediante difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM/EDS) y microscopía confocal 3D [126], [130], [140], [145], [151], [171]. Los parámetros electroquímicos (Icorr, Ecorr) se obtuvieron a partir de curvas de polarización potenciodinámica (análisis de Tafel) [51], [106], [145], y se empleó la ley de Faraday implícita en ASTM G119 para determinar la contribución individual de corrosión y su interacción sinérgica [26], [98]. Los resultados evidenciaron que el recubrimiento (TiAlTaZrNb)N presentó una fase cúbica tipo NaCl (B1) densa y nanocristalina [93], [110], [117], [144], [171], con pérdidas de masa y tasas de corrosión significativamente menores que las del acero base y el recubrimiento metálico HEA [117], [130], [142]. En todas las condiciones evaluadas, el HEN mostró valores negativos de sinergismo (S ≈ –0,01 a –0,04 mm³/mm²·h), evidenciando un efecto antagonista que reduce el deterioro combinado [1], [3], [26], [58], [67], [98]. La erosión fue el mecanismo dominante, con mayor severidad a 90°, condición en la que la energía cinética se concentra perpendicularmente al recubrimiento [26], [61], [95], [140]. Sin embargo, la estabilidad microestructural, densificación y capacidad de pasivación del (TiAlTaZrNb)N depositado por HiPIMS permitieron mitigar la degradación [15], [110], [117], [142], [144]. En conjunto, el recubrimiento (TiAlTaZrNb)N se consolida como una alternativa eficaz para proteger aceros de alta resistencia frente al sinergismo erosión–corrosión en condiciones severas de servicio. (Texto tomado de la fuente)Item type: Ítem , Desarrollo y evaluación de bioandamios en polímeros biocompatibles obtenidos por manufactura aditiva para la ingeniería de tejidos(Universidad Nacional de Colombia, 2026-05-09) Sarmiento O'Meara, Jorge Alberto; León Molina, Helia Bibiana; Olaya Floréz, Jhon Jairo; Sarmiento O'Meara, Jorge Alberto [0000946435]; León Molina, Helia Bibiana [uFl9AqQAAAAJ&hl]; Olaya Flórez, Jhon Jairo [fipll9oAAAAJ&hl]; [0000-0003-2719-4944]; [0009-0009-1016-5021]; Sarmiento O´Meara, Jorge Alberto [Jorge-Sarmiento-O-meara]; León Molina, Helia Bibiana [Helia-Leon-Molina]; Olaya Flórez, Jhon Jairo [Jhon-Jairo-Olaya-Florez-2009373111]; Olaya Flórez, Jhon Jairo [6603154971/jhon-jairo-olaya-florez]Mediante el diseño paramétrico se desarrolló un bioandamio con posible aplicación en ingeniería de tejidos, fabricado por manufactura aditiva en un biopolímero y evaluado en Fluido Biológico Simulado (FBS). OBJETIVO: El propósito del estudio fue diseñar un bioandamio paramétrico que imitara la estructura del tejido óseo trabecular y fabricarlo mediante manufactura aditiva con un biopolímero para evaluar su morfología y degradación en FBS. MÉTODO: Estudio experimental. Se diseñaron tres estructuras parametrizadas con base en la porosidad y el diámetro de fibra extruido mediante superficies mínimas triplemente periódicas (TPMS), celdas Voronoi y de celosía, con un programa de modelado 3D y retopología de la malla previa a la manufactura aditiva. En la bibliografía se identificó el PLLA como biopolímero para tejido óseo y se caracterizaron dos materiales comerciales de PLA. La técnica de manufactura aditiva se eligió con el método AHP y se evaluó la fabricación por extrusión de material. El bioandamio sometido a degradación en un FBS se caracterizó mediante IR y SEM, y ensayos a compresión complementados con simulación numérica. RESULTADOS: Se obtuvo un bioandamio TPMS con un 71% de porosidad teórica, fabricado por extrusión de material usando un PLA comercial que evidenció degradación térmica y biodegradación por hidrólisis en FBS; además, presentó poros irregulares interconectados con diámetros entre 520 μm y 620 μm y fibras con espesores del orden de 150 μm. Los ensayos experimentales y de simulación mostraron un comportamiento ortotrópico, característico de la manufactura aditiva, con colapso progresivo de celdas, sin fractura frágil y rigidez dentro del rango reportado para el hueso trabecular. CONCLUSIÓN: El bioandamio imita la arquitectura ósea trabecular con una geometría TPMS, y se puede fabricar en un biopolímero comercial tipo PLA por manufactura aditiva. Los resultados morfológicos, mecánicos y de degradación respaldan su uso para bioandamios óseos, aunque se requieren estudios biológicos. (Texto tomado de la fuente)Item type: Ítem , Elaboración de estructuras inteligentes 4D fabricadas mediante la técnica “Fused Filament Fabrication” haciendo uso de materiales termoplásticos(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Otálora Roa, Cristian Felipe; Herrara Quintero, Liz Karen; Boyacá Mendivelso, Luis Alejandro; Otálora Roa, Cristian Felipe [0001574235]; Otálora Roa, Cristian Felipe [0009-0005-6196-772X]; Otálora Roa, Cristian Felipe [Cristian-Otalora]; Grupo de Investigación Afis (Análisis de Fallas, Integridad y Superficies)El presente trabajo tuvo como objetivo imprimir estructuras 4D mediante manufactura aditiva utilizando un filamento compuesto de ácido poliláctico (PLA) y un elastómero termoplástico (TPU), capaz de modificar su geometría en virtud de estímulos térmicos. Se fabricaron filamentos experimentales PLA/TPU mediante la técnica de extrusión (FFF) y se caracterizaron sus propiedades térmicas, químicas y mecánicas a través de ensayos de FTIR, DSC, TGA, SEM, dureza Shore, flexión y tracción. La formulación PLA/TPU 90/10 se seleccionó como óptima al balancear procesabilidad y memoria de forma. Posteriormente, se evaluó su desempeño de impresión bajo diferentes parámetros de temperatura, flujo y velocidad, estableciendo condiciones estables y reproducibles. Finalmente, se diseñaron e imprimieron estructuras tipo honeycomb hexagonal 2D, programadas por compresión y activadas térmicamente a 65 °C y 85 °C. El análisis por videometrología (ImageJ) evidenció que la temperatura de activación es el factor más influyente en la cinética de recuperación geométrica. A 85 °C se alcanzaron porcentajes de recuperación superiores al 70%, mientras que a 65 °C los valores fueron moderados, con mayor dispersión y dependencia del espesor de capa. En conclusión, la combinación PLA/TPU 90/10 + FFF habilita comportamientos 4D medibles y repetibles, confirmando que el control de la arquitectura y de la activación térmica son determinantes para lograr retornos geométricos estables y elevados. (Texto tomado de la fuente)Item type: Ítem , Deposición de películas protectoras de DLC utilizando la técnica PECVD, con intercapas de Ti, Si y mezcla de Ti y Si, sobre sustratos de acero de baja aleación AISI 4140(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Zacipa Pinilla, Toiber Fabián; Capote Rodríguez, Gil; Gutiérrez Bernal, Jesús Manuel; Ciencia de Materiales y Superficies (GCMS)En este trabajo se estudió la influencia de intercapas de silicio (a-Si:H), titanio (a-Ti:H) y mezcla de ambos (a-SixTi:H) sobre la adherencia, las propiedades mec´anicas y tribológicas de recubrimientos de carbono tipo diamante (DLC), depositados mediante la técnica PECVD con fuente de corriente continua pulsada (DC-PECVD) sobre sustratos de acero de baja aleación AISI 4140. Las intercapas fueron obtenidas a partir de precursores líquidos tetrametilsilano (TMS) y tetraetilo de ortotitanato (TEOT), mientras que el recubrimiento de DLC se deposit´o utilizando hexano. La caracterización incluyó espectroscopía Raman, FTIR, XPS, AFM, SEM, perfilometría, nanoindentación, pruebas de fricción y desgaste, y evaluación de adherencia mediante el ensayo de indentación Rockwell C según la norma VDI 3198. Los resultados muestran que las intercapas de a-Si:H y a-SixTi:H promovieron una adherencia adecuada del recubrimiento DLC, mientras que las intercapas de a-Ti:H no lograron unión efectiva al sustrato. Se observó además que las propiedades mecánicas y tribológicas del DLC variaron según la naturaleza de la intercapa, destacando la contribución de los enlaces químicos en la interfase como factor determinante. Este estudio demuestra la influencia de los precursores líquidos para formar intercapas funcionales que mejoren el desempeño de recubrimientos DLC en aceros industriales (Texto tomado de la fuente).Item type: Ítem , Factibilidad técnica para la fabricación de herramientas de punzonado en caliente en acero M2 a través de manufactura aditiva FFF-SDS*: *FFF-SDS (Fused Filament Fabrication – Shape Debinding Sintering)(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Angarita Florez, Andrés Felipe; Herrera Quintero, Liz Karen; Gil Plazas, Andrés Fernando; Grupo de Investigación Afis (Análisis de Fallas, Integridad y Superficies)La manufactura aditiva, en la actualidad, se destaca como una tecnología emergente de alto potencial, brindando oportunidades tanto en investigación como en la creación de prototipos funcionales a escala. El siguiente trabajo presenta la obtención de herramientas de punzonado en caliente en acero M2 mediante la tecnología de manufactura aditiva FFF-SDS identificando su comportamiento en un entorno real de servicio. El presente trabajo detalla la metodología para la producción del filamento metálico utilizado, así como la impresión de probetas cilíndricas para establecer parámetros enfocados en la densidad de la pieza en verde. Posteriormente, se imprimieron probetas tipo moneda para analizar la influencia de la temperatura y tiempo de sinterización en rangos de 1250°C a 1350°C y entre 30 minutos a 60 minutos, presentando dos mecanismos de sinterización, en fase sólida y fase liquida supersólida, presentando una matriz martensítica y segregación de carburos con la diferencia de bajas porosidades y alta contracciones volumétricas en la fase liquida supersólida a 1350°C. Con base en estos resultados, se realizaron tratamientos térmicos de temple y triple revenido con el fin de aumentar la dureza y resistencia mecánica de las herramientas de punzonado, donde finalmente se estudia el comportamiento en servicio de las herramientas de punzonado en la empresa IMAL, punzonando ballestas de acero SAE 5160H. Las herramientas fabricadas se sometieron a un control dimensional estricto y fueron analizadas mediante microscopía óptica y electrónica para estudiar las deformaciones plásticas y las fracturas súbitas ocurridas durante el servicio. (Texto tomado de la fuente).Item type: Ítem , Obtención y evaluación de las propiedades mecánicas y químicas del caucho natural epoxidado(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Garzon Gualteros, Brayan Alejandro; Boyaca Mendilvelso, Luis Alejandro; Garzon Gualteros, Brayan Alejandro [0009-0000-8422-0534]El presente trabajo abordó la obtención de caucho natural epoxidado (ENR) mediante un proceso de epoxidación, utilizando látex centrifugado de bajo contenido de amonio como materia prima. La reacción se llevó a cabo empleando ácido fórmico al 85 %, peróxido de hidrógeno al 50% como agente epoxidante, un surfactante no iónico (alcohol etoxilado) y agua destilada como medio de reacción. La mezcla fue sometida a agitación constante durante aproximadamente 4 horas a una temperatura de 50 °C, seleccionada con base en referencias bibliográficas para evitar la formación de reacciones secundarias no deseadas. Tras finalizar la epoxidación, se realizó la coagulación del látex epoxidado para obtener el caucho natural sólido, el cual fue secado y caracterizado para verificar la incorporación del grupo oxirano. Para este propósito, se empleó la técnica analítica ATR-FTIR (espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier con reflectancia total atenuada), que permitió identificar con precisión la presencia del anillo epóxido a través de sus bandas características. Adicionalmente, mediante la ecuación de Lambert-Beer, se determinó un grado de epoxidación del 35 %. Una vez obtenido el ENR, se prepararon formulaciones a escala de laboratorio para su comparación con caucho natural no modificado (NR) y con copolímero de acrilonitrilobutadieno (NBR) al 33% de acrilonitrilo. Para ello, se diseñaron compuestos vulcanizables mediante la incorporación de los aditivos químicos necesarios. Las propiedades mecánicas evaluadas incluyeron esfuerzo de tensión, módulo, elongación y resistencia al desgarre, tanto en estado inicial como tras la inmersión en aceite ASTM No. 903 y el envejecimiento térmico a 70°C durante 70 horas. Asimismo, se realizaron ensayos de deformación permanente por compresión (DPC) a 70°C durante 22 horas y pruebas de abrasión. Los resultados indicaron que el caucho natural epoxidado presentó mejoras significativas en las propiedades mecánicas en comparación con el caucho natural y el NBR. (Texto tomado de la fuente)Item type: Ítem , Estudio biomecánico de la articulación coxofemoral con y sin displasia de cadera mediante el método de los elementos finitos(Universidad Nacional de Colombia, 2025-04-21) Homez Lopez, Oswaldo Iván; Narváez Tovar, Carlos Alberto; López Vaca, Oscar Rodrigo; Modelado y Métodos Numéricos en Ingeniería (GNUM)La displasia del desarrollo de cadera es una patología biomecánica que altera la morfología y función de la articulación coxofemoral. Comprender su impacto en la biomecánica de la cadera es fundamental para desarrollar estrategias de diagnóstico y tratamiento. En este estudio, se analizó la biomecánica de la articulación coxofemoral con y sin displasia mediante reconstrucciones tridimensionales basadas en imágenes diagnósticas de infantes con una edad aproximada de 4 años, considerando variaciones en el índice acetabular y el ángulo centro-borde para representar distintos grados de displasia. Se desarrolló un modelo musculoesquelético para evaluar la distribución de esfuerzos y presiones en la cavidad acetabular, con especial énfasis en el comportamiento del cartílago trirradiado, mediante simulaciones por el método de elementos finitos. Los resultados indicaron que los modelos con valores patológicos de índice acetabular y ángulo centro-borde presentaron mayores concentraciones de esfuerzo en la región superior de la cavidad acetabular. Además, se identificó una reducción en la estimulación osteogénica en el frente de osificación ilion para valores patológicos, lo que podría afectar el desarrollo del acetábulo. Estos hallazgos permiten comprender mejor la relación entre la morfología acetabular y la mecanobiología del cartílago en pacientes con displasia de cadera, proporcionando una base para futuras investigaciones sobre la biomecánica de esta patología y su tratamiento. (Texto tomado de la fuente).Item type: Ítem , Análisis y mejora de la interfaz de las superficies entre concreto refractario alta alúmina en uso y vaciado de concreto refractario alta alúmina nuevos(Universidad Nacional de Colombia, 2025-09-03) Tocarruncho Aguirre, Jessica Natalia; Monsalve Arias, Monica Johana; Mesa Toro, Carlos Mario; Jessica Natalia Tocarruncho Aguirre [0000000170920214]El uso de materiales refractarios en la industria que contiene procesos térmicos, representan un rubro importante en los costos de una empresa por el mantenimiento continuo que este debe tener, debido a los ataques que se presentan durante la operación y por los ambientes agresivos en los que están expuestos (abrasivos, choque térmicos, ataques químicos, entre otros); este costo no solo se ve en la reposición del material, sino en el costo de mano de obra y pérdida en producción por tener un equipo fuera de operación. En la actualidad se intenta mitigar el paro de equipo para reparaciones y se realiza recuperación de espesores con proyección de concreto refractario (gunning o shotcrete). Sin embargo, esto necesita de equipos especiales y personal calificado en ese tipo de instalaciones. Si finalmente se realiza la reparación total del revestimiento, al terminar la intervención se generan desperdicios resultado de las demoliciones y en su mayoría estas no son aprovechables, terminando en contaminación al medio ambiente. Buscando alternativas para mejorar la problemática expuesta, esta investigación evalúa la recuperación de espesores de concretos refractarios alta alúmina sin necesidad de requerir equipos específicos ni comprometiendo sus propiedades mecánicas. Por ello, se modificó la interfaz superficial entre un concreto refractario usado y uno nuevo, realizando modificaciones de tipo mecánicas y químicas con el uso de sílica coloidal (SC) de varias concentraciones, cumpliendo con las normas de American Society for Testing and Materials (ASTM). Se tomaron 30 probetas segmentadas, 15 con tratamiento mecánico superficial y 15 sin tratamiento mecánico superficial, pero en su totalidad sometidas a tratamiento superficial químico con los 3 tipos de sílicas coloidales (30, 40 y 50%wt). Se realizó ensayo de módulo de ruptura para comprobar la adherencia superficial que se daba luego del tratamiento térmico, revisando el tipo de fractura y si el valor resultante del ensayo de flexión era igual o superior al mínimo aceptado. Se efectuó la verificación de las superficies de las fracturas de las probetas con inspección visual en microscopio electrónico de barrido (SEM). Se encontró que el tratamiento mecánico superficial debe prevalecer sobre el tratamiento químico en la interfaz, ya que, el valor promedio de módulo de ruptura que se obtuvo cumple sobre el valor mínimo requerido. Las probetas tratadas químicamente con sílica coloidal al 40%wt obtuvieron mejor promedio de módulo de ruptura, frente a las otras concentraciones. (Texto tomado de la fuente).Item type: Ítem , Influencia de puzolana natural en la fabricación y comportamiento mecánico de un ladrillo de arcilla roja tradicional(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Rojas Castro, Paula Daniela; Monsalve Arias, Mónica Johana; Espejo Mora, Edgar; Grupo de Investigación Afis (Análisis de Fallas, Integridad y Superficies)La presente investigación se centra en materiales cerámicos, específicamente en arcilla roja y puzolana natural; las cuales son materias primas esenciales para la elaboración de mampostería estructural, un ejemplo de cerámica tradicional en Colombia. El objetivo principal del estudio es analizar la influencia de la puzolana natural en la fabricación de ladrillos tradicional de arcilla roja, con énfasis en dos diferentes temperaturas de sinterización. Se caracterizan las materias primas y se analizan propiedades importantes como resistencia mecánica y absorción en prototipos de ladrillo de arcilla prensados con distintos porcentajes de puzolana natural. Para esto se utilizan técnicas de caracterización de materiales como difracción de rayos X (DRX), fluorescencia de rayos X (FRX) y microscopia electrónica de barrido (SEM) en las materias primas y en los prototipos de ladrillo. Esto nos permite entender el comportamiento de las muestras a escala microscópica y cómo reaccionan ante la adición de puzolana natural variando la temperatura y bajo una condición especifica de tamaño de grano inferior a 200 micrómetros (µm); se encontró un aumento relevante en la resistencia a la compresión y flexión, al presentar temperatura de sinterización de 1160°C, así como un incremento en la capacidad de absorción de agua. Esta investigación proporciona información valiosa para el sector de ciencia de materiales especializado en cerámicos, permitiendo dejar el trabajo empírico que caracteriza el sector y fortaleciendo la base de conocimiento sobre del comportamiento de materiales cerámicos. (Texto tomado de la fuente).Item type: Ítem , Producción, caracterización y resistencia a la corrosión de recubrimientos de TiAlZrTaNbN con potencial aplicación en la industria Biomédica e Industrial(Universidad Nacional de Colombia, 2024-08-21) Gonzalez Avila, Ingrid Johana; Olaya Florez, Jhon Jairo; (Piamba Tulcan, Oscar Edwin); Grupo de Investigación en Corrosión, Tribologia y EnergíaEl objeto de estudio de esta investigación son los recubrimientos de nitruro de TiAlZrTaNb sobre la superaleación Haynes 282 y la aleación de Ti6Al4V, los cuales fueron depositados mediante la técnica de pulverización catódica con magnetrón por impulso de alta potencia (HiPIMS) con una variación de la polarización del sustrato de 0 V a −75 V y una presión de trabajo de 0,3 Pa a 0,7 Pa. Se investigó el efecto de la polarización del voltaje de sustrato Bias y la presión de trabajo sobre la resistencia a la corrosión mediante métodos electroquímicos en las películas. La microestructura, morfología y composición química de los recubrimientos se analizaron mediante difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido y espectroscopía de rayos X de energía dispersiva. La porosidad de la muestra y la resistencia a la corrosión se caracterizaron mediante métodos electroquímicos, en específico, a partir de pruebas de impedancia electroquímica (EIS) y de polarización potenciodinámica empleando una solución de NaCl al 3,5 % en peso y suero fisiológico. Los resultados sugieren que las películas pueden ser consideradas como aleaciones de alta entropía, nanoestructuradas, policristalinas y que su resistencia a la corrosión es afectada principalmente por la presión de trabajo en la cámara. Por último, se describe el mecanismo de corrosión en las películas depositadas sobre cada uno de los sustratos. (Texto tomado de la fuente)Item type: Ítem , Resistencia a la corrosión del recubrimiento TiAlTaZrNbN en acero AISI 304 con potencial aplicación en la industria de alimentos(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Castañeda Beltran, Maria Camila; Olaya Floréz, Jhon Jairo; Piamba Tulcán, Oscar EdwinEn el presente estudio se investigan las propiedades estructurales y la resistencia a la corrosión del recubrimiento de alta entropía TiAlTaZrNbN, depositado sobre un sustrato de acero AISI 304, material comúnmente usado en la industria alimentaria. Se empleó la técnica de pulverización catódica con magnetrón de impulso de alta potencia (HiPIMS) para la deposición del recubrimiento. La caracterización del recubrimiento se realizó a través de diferentes métodos analíticos. La estructura cristalina y las fases presentes en el recubrimiento fueron determinadas por medio de la técnica de difracción de rayos X (XRD), mientras que la composición química se determinó por medio de la espectroscopía de energía dispersada (EDS). La morfología del recubrimiento se examinó utilizando microscopía electrónica de barrido (SEM), y la rugosidad de la superficie se evaluó a través de microscopía confocal. Por otro lado, se estudió el comportamiento del recubrimiento ante la corrosión en tres electrolitos a temperatura ambiente: solución de ácido acético, de ácido cítrico y agua de grifo, utilizando técnicas de polarización potenciodinámica (PDP) y espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS). Los resultados indicaron que el recubrimiento TiAlTaZrNbN presenta una estructura densa y homogénea, con una composición equilibrada de los elementos constitutivos. La caracterización mediante XRD reveló la presencia de fases cristalinas FCC, que contribuyeron significativamente a su destacada resistencia a la corrosión. Además, el recubrimiento demostró un excelente comportamiento ante la corrosión en los electrolitos de ácido acético y ácido cítrico (simulando alimentos con pH ≤ 4.5), evidenciando una disminución considerable en la densidad de corriente (Icorr) y un desplazamiento hacia valores más positivos del potencial de corrosión (Ecorr). También se observó una resistencia a la polarización mayor en contraste con el sustrato sin recubrimiento. Estos resultados proporcionan una valiosa perspectiva sobre las propiedades del recubrimiento TiAlTaZrNbN y su potencial aplicación en entornos que simulan condiciones alimentarias, lo que puede contribuir significativamente a mejorar la durabilidad de componentes utilizados en el sector alimentario (Texto tomado de la fuente).Item type: Ítem , Caracterización del comportamiento al desgaste abrasivo de tres cuerpos en materiales fabricados aditivamente con fibras continuas de carbono(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Rojas Cuellar, Steven; Narváez Tovar, Carlos Alberto; Espejo Mora, Edgar; Grupo de Innovación en procesos de manufactura e investigación en Materiales - IPMIMEl objetivo de esta tesis de maestría es caracterizar el comportamiento al desgaste abrasivo de tres cuerpos en materiales fabricados aditivamente con fibras continuas de carbono. Para ello, se utiliza un tribómetro de rueda de caucho y arena seca bajo la norma ASTM G65. Los materiales seleccionados incluyen Nylon y Onyx® reforzados con fibra continua de carbono, escogidos por sus propiedades mecánicas proporcionadas por el fabricante de la impresora Markforged y por su amplia aplicación en la industria. Se realiza un diseño de experimentos completamente al azar (DCA) para analizar los resultados de las pruebas de desgaste respecto a la orientación de las fibras de refuerzo (0°, 90°, 45°-135°, isotrópica y sin fibra). Se observa que la adición de fibras continuas de carbono mejora significativamente la resistencia al desgaste de las probetas reforzadas, independientemente de su orientación, lo que se corrobora mediante resultados de ANOVA y pruebas de medias de Tukey y T-test con corrección de Bonferroni. El estudio incluye una evaluación de la dureza de las probetas, donde se evidencia que las fibras de carbono contribuyen a la dureza del material, reduciendo la penetración de la punta del durómetro, mostrando una mayor resistencia al desgaste y menor deformación plástica. En términos de rugosidad superficial, se observa que el desgaste afecta principalmente las capas superficiales de Nylon, se evidencia que no hay diferencia entre la rugosidad de las probetas con fibra de refuerzo contra las probetas sin fibra de refuerzo. Los parámetros de impresión, como la altura de capa, el refuerzo de fibra continua de carbono, el relleno triangular al 37% de densidad y dos anillos de pared, demostraron ser un complemento estructural adecuado en la prueba de desgaste. La configuración utilizada en este estudio, con la densidad recomendada por el fabricante de la impresora y el relleno triangular, logró preservar la probeta en su integridad estructural sin necesidad de aumentar la densidad del patrón estructural. Las observaciones con microscopía electrónica de barrido (SEM) revelan mecanismos de abrasión típicos de desgaste a tres cuerpos, como desprendimiento de material causado por la fricción a tres cuerpos, generando agujeros por arrastre de material debido a las virutas generadas por micro grietas observadas a 5000X. Estos hallazgos son consistentes con estudios previos que muestran la importancia de la inclusión de las fibras en la resistencia al desgaste de materiales impresos 3D con tecnología CFF. (Texto tomado de la fuente).Item type: Ítem , Deposición y caracterización de películas de DLC dopadas con nanopartículas de plata(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Guamanga Valencia, Leidy Johanna; Capote Rodriguez, Gil; Gutierrez Bernal, Jesus Manuel; Grupo de Ciencia de Materiales y SuperficiesEsta investigación empleó la nanotecnología como pilar para la elaboración de recubrimientos duros de Diamond Like Carbon (DLC) mediante la técnica de PECVD y lograr así el estudio de las propiedades microestructurales, mecánicas, tribológicas, anticorrosivas y bactericidas de dichos recubrimientos dopados con nanopartículas de plata. Se usaron nanopartículas de plata con tamaños entre 10 y 50 nm en una suspensión de hexano. Esta suspensión se obtuvo mediante el proceso de agitación bajo diferentes condiciones en un equipo de ultrasonido de alta potencia. Este proceso permitió la integración de las nanopartículas de plata en las películas de DLC depositadas sobre sustratos de aleación de titano Ti6Al4V. Los recubrimientos se caracterizaron mediante diversas técnicas, para determinar los cambios en las propiedades microestructurales, mecánicas, tribológicas, bactericidas y anticorrosivas (Texto tomado de la fuente).Item type: Ítem , Caracterización de un proceso de manufactura aditiva por extrusión de un biopolímero y definición de su potencial uso como dispositivo para transporte de fármacos(Universidad Nacional de Colombia, 2020) Bacca González, César Augusto; Cordoba Nieto, Ernesto; Vallejo Díaz, Bibiana Margarita; Bacca, Augusto [0000000348684619]; Investigación en Procesos de Transformación de Materiales Para la Industria FarmacéuticaSe propone el diseño, instalación y caracterización de una plataforma de manufactura aditiva experimental robotizada, para la fabricación de dispositivos de biopolímeros de almidones de yuca y maíz, en estado gelatinizado, con diferentes proporciones de agua y glicerina. En la etapa de exploración inicial, se seleccionaron los principales componentes del extrusor (diámetro de boquilla de 0,8 mm) y fueron definidas las dieciocho mezclas, con los factores: tipo de almidón (yuca y maíz), porcentaje de almidón (15%, 20% y 25%) y porcentaje de glicerina (respecto al contenido de base seca: 0%, 15% y 30%). Se usaron bancos de prueba, para identificar los parámetros de ajuste del proceso, se determinó la respuesta de las mezclas en cinco niveles de velocidad del extrusor, y dos niveles de presión en el tanque reservorio, estableciendo las condiciones para determinar el valor promedio de tasa de material extruido en 0,360 g/min, para los dos grupos de almidones, y como consecuencia a ese resultado se obtuvieron los rangos de velocidades de extrusión para el grupo de almidón de yuca en 655 mm/min y 404 mm/min para el grupo de almidón de maíz. En la caracterización mecánica de los dispositivos, se encontró que la mezcla de agua destilada con almidón de yuca (20%) y glicerina (15%), presentaron la mejor respuesta al esfuerzo mecánico. Finalmente se examina el potencial uso de un dispositivo (seleccionado por la mejor respuesta de resistencia mecánica), como medio de transporte y liberación de un compuesto activo (Diclofenaco sódico) (Texto tomado de la fuente).Item type: Ítem , Evaluación de las propiedades anticorrosivas y microestructurales de recubrimientos nano estructurados de (Ti, Cr, Al, Si) N depositados mediante la técnica de co-sputtering(Universidad Nacional De Colombia, 2024-09-13) Jimmy René, Junco Castro; Olaya Florez, Jhon Jairo; Piamba Tulcán, Oscar Edwin; https://scienti.colciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001730209; https://scholar.google.com/citations?user=7Svyek4AAAAJ&hl=es; Junco Castro, Jimmy René [0000000150331797]; Grupo de Investigación en Corrosión, Tribologia y EnergíaLa corrosión es un fenómeno electroquímico responsable del deterioro prematuro de una gran parte de componentes mecánicos, se conduce gran número de investigaciones en este campo en busca de reducir las pérdidas provocadas por este fenómeno. Una de las áreas en las cuales se investiga con gran interés son los recubrimientos depositados vía PVD. Debido a que estos muestran una excelente resistencia mecánica, además de exponer otras propiedades de interés dependientes de su composición química, pueden existir tantos tipos de recubrimientos como mezclas de elementos se ocurran, pero solo con la selección correcta de elementos y parámetros de deposición es posible obtener un resultado optimo en sus características. Un recubrimiento de tipo nitruro es aquel en el cual está presente el nitrógeno, además, cerca del 50% en su composición es este mismo. Para esta investigación se estudió una composición química conformada por 5 elementos Cr, Ti, Si, Al y N. para el proceso de deposición se utilizó la técnica de magnetrón co-sputtering reactivo alimentado con fuentes HIPIMS. Se seleccionaron herramientas de metal duro con fase cobalto debido a su extendido usa en la industria metalmecánica. El objetivo principal de este estudio fue investigar la resistencia a la corrosión, relacionarla con la microestructura y la composición química. Para la deposición de las películas se varió el contenido de silicio buscando variar la composición atómica de la capa. Se usaron dos blancos uno de TiAL 50-50 y uno de Cr ambos de alta pureza. La composición química fue estudiada por medio de las técnicas XPS (espectroscopía de fotoemisión de rayos X), EDS (espectroscopía de energía dispersada) y XRF (fluorescencia de rayos X), la estructura cristalográfica se estudió por medio de DRX (difracción de rayos X), la microsestructura por SEM (microscopia electrónica de barrido) y AFM (microscopia de fuerza atómica), la resistencia a la corrosión fue evaluada por medio de polarización potenciodinámica y espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS). En la investigación se logró depositar los recubrimientos con buena adherencia y resistencia mecánica, luego de ello se procedió a caracterizarlos y correlacionar sus propiedades con la estructura. (Texto tomado de la fuente)Item type: Ítem , Efecto de los parámetros geométricos de la celda unitaria TPMS y los parámetros de impresión por fotopolimerización en la rugosidad superficial de scaffolds para cultivo de tejido óseo in vitro(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Ramírez Rodríguez, Carlos Andrés; Narváez Tovar, Carlos Alberto; Garzón Alvarado, Diego Alexander; Ramirez Rodriguez, Carlos Andres [0000-0001-6592-9804]; Innovación en Procesos de Manufactura E Ingeniería de Materiales (Ipmim); laboratorio de Biomiméticos: Grupo de Mecanobiología de Órganos y TejidosEl objetivo principal de esta investigación es determinar el efecto de los parámetros geométricos de la celda unitaria TPMS y los parámetros de impresión por procesos de fotopolimerización en la rugosidad superficial de scaffolds que puedan ser utilizados en cultivo de tejido óseo in vitro. La metodología seguida abarcó la definición de los requerimientos fundamentales para los scaffolds empleados en cultivo de tejido óseo in vitro, la determinación de los parámetros geométricos y dimensionales de las celdas unitarias estudiadas; esto por medio de mapas de manufacturabildiad calculados, considerando las dos formas de construir las celdas TPMS (Walled y Offset), el tamaño de poro adecuado, la porosidad y las condiciones de manufacturabilidad dadas por la permeabilidad y la construcción de espesores delgados mediante el proceso de fotopolimerización MSLA. Posteriormente se realizó la fabricación y medición de la rugosidad superficial de acuerdo con el diseño experimental de Taguchi definido con un arreglo L9; y por último, se desarrolló el análisis estadístico para identificar el efecto que tienen los factores estudiados sobre la rugosidad superficial medida en Sa y Ra. Los resultados indicaron que el Giroide, especialmente el Giroide Walled, tiene el mayor espacio de diseño. Sin embargo, se destacó que el Giroide Offset demostró ser más eficiente en la construcción de espesores delgados y presentó una mayor permeabilidad en comparación con las demás TPMS estudiadas. Luego de un estudio exploratorio y su posterior análisis, se definieron los factores específicos para la investigación que corresponden a: el tamaño de celda unitaria, con niveles de 1,5 mm, 1,75 mm y 2,0 mm, el Offset con niveles de -0,2 mm, -0,1 mm y 0,0 mm, por último, el espesor de capa con niveles de 0,03 mm, 0,05 mm y 0,1 mm. Los valores de la rugosidad superficial Sa obtenidos oscilan, en promedio, entre 10,2 y 29,5 µm. Los valores de Ra en dirección longitudinal (RaL) oscilan, en promedio, entre 7,45 y 24,35 µm, mientras que los de Ra en dirección transversal (RaT) la hacen, entre 2,71 y 5,95 µm. Del análisis de estos resultados se evidenció que existe un cambio en el valor de la rugosidad superficial entre tratamientos; es decir, existe influencia de alguno de los factores. Además, los tratamientos se pueden agrupar según el espesor de capa, es decir, aquellos que comparten el mismo espesor de capa muestran resultados muy cercanos. De forma general, se observó que la variabilidad de los datos aumenta con el espesor de capa. Las pruebas estadísticas aplicadas mostraron que el espesor de capa es el único factor que afecta significativamente las variables Sa y RaL. Sin embargo, para RaT, tanto el tamaño de celda unitaria como el espesor de capa son significativos. En conclusión, se establece que el espesor de capa es el factor más influyente en la rugosidad superficial, independientemente de la dirección de medición (Texto tomado de la fuente).Item type: Ítem , Diseño de la estructura interna de un andamio (scaffold) para tejido óseo(Universidad Nacional de Colombia, 2024-09-09) Toro Toro, Lina Fernanda; Garzón Alvarado, Diego Alexander; Velasco Peña, Marco Antonio; Toro Toro, Lina Fernanda [https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001720717]; Toro Toro, Lina Fernanda [0000-0002-0979-3241]; Gnum Grupo de Modelado y Métodos Numericos en IngenieríaLa ingeniería de tejidos óseos busca la regeneración de tejido óseo dañado o perdido. Los scaffolds son estructuras tridimensionales que proporcionan un andamiaje para el crecimiento de células y tejidos. Los avances en las tecnologías de manufactura aditiva (MA) han facilitado la fabricación de scaffolds complejos y personalizados. Este estudio evaluó el diseño y fabricación de scaffolds para ingeniería de tejido óseo basados en la arquitectura interna del hueso. Se utilizaron geometrías de poliedros y diagramas Voronoi con tamaños de celdas de 1.500 µm a 1.250 µm y trabéculas de 200 µm a 250 µm. Los scaffolds se fabricaron mediante estereolitografía (SLA). Se evaluó la precisión geométrica y dimensional de los scaffolds comparando el modelo CAD, STL y MA, así como su rugosidad superficial y propiedades mecánicas. Los resultados mostraron que las geometrías fabricadas presentaban poros cerrados en las esquinas entre celdas y en el centro de la celda unitaria. Esto se debe al proceso de manufactura, el tamaño de la celda y la complejidad geométrica. Los scaffolds se sometieron a ensayos a compresión para evaluar su viabilidad como sustituto óseo. Los resultados mostraron que la geometría del octaedro truncado con tamaño de celda de 1.250 µm y tamaño de trabécula de 250 µm presentó los valores más altos del módulo elástico, esfuerzo y deformación. por último, se evalúa los scaffolds por análisis de elementos finitos (FEA) para comparar con los resultados experimentales y encontrar la geometría adecuada para el hueso trabecular. (Texto tomado de la fuente).Item type: Ítem , Diseño, fabricación y caracterización de un dispositivo coadyuvante para el tratamiento de hernias discales(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Rosero Alzate, Erika Lorena; Clavijo Grimaldo, Aleida Dianney; Narvaez Tovar, Carlos Alberto; Rosero Alzate, Erika Lorena [0000000349285345]Los tratamientos terapéuticos y quirúrgicos actuales para el tratamiento de hernias discales no representan soluciones eficaces debido a que sus efectos, en la mayoría de los casos, solo tienen resultados a corto y mediano plazo. Además, generan reacciones adversas y contraproducentes como incremento del dolor, inflamación, infecciones y fallas en las prótesis que llevan a repetidas intervenciones quirúrgicas. Esta investigación busca contribuir al estudio de estas lesiones, generando dos dispositivos coadyuvantes para el tratamiento de las hernias discales con el fin de mejorar la adaptabilidad de la prótesis al huésped y reducir los efectos adversos. Para esto se diseñaron y fabricaron dos prototipos de discos intervertebrales, elaborados por manufactura aditiva (FDM) y cubiertos mediante electrospinning con PCL y CBD. Los prototipos fueron caracterizados mecánicamente mediante ensayos de compresión; morfológicamente, con microscopia SEM; químicamente, con NIR. Adicionalmente, se evaluó la biocompatibilidad utilizando la prueba de ángulo de contacto. Los resultados de la caracterización mecánica dieron una respuesta a la carga similar la de los discos intervertebrales humanos con ambos diseños. Así mismo, se logró recubrir los prototipos elaborados con el medicamento, lo que permitió determinar que el TPU modifica el tamaño y en la cantidad de fibras y de CBD depositadas debido a que es un material con características aislantes. Por esta razón se sugiere realizar nuevas investigaciones que permitan mejorar el comportamiento aislante y la biocompatibilidad de los dispositivos (Texto tomado de la fuente).Item type: Ítem , Viabilidad técnica de un subproducto natural como inhibidor de corrosión del acero de refuerzo en concretos adicionados con humo de sílice(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Acevedo Velásquez, Carlos Felipe; Lizarazo Marriaga, Juan Manuel; Zea Ramírez, Hugo Ricardo; https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001752113En la actualidad, el concreto reforzado es el material de construcción más utilizado a nivel mundial debido a sus propiedades mecánicas, durabilidad y precio. Sin embargo, en regiones costeras, la presencia de cloruros hace que sea necesario el uso de aditivos inhibidores de corrosión. Los inhibidores de corrosión verdes (GCI, por sus siglas en inglés) se han estudiado con el propósito de reemplazar el uso de químicos contaminantes y así reducir el impacto medioambiental. En esta investigación tuvo como objetivo estudiar la viabilidad técnica de inhibidores de corrosión verdes obtenidos a partir de la semilla del Persea americana. Para este propósito se buscó garantizar una precisión metodológica en la fabricación de las probetas incluyendo el tratamiento mecánico abrasivo superficial de las barras de acero y la preservación de la misma granulometría en las probetas cilíndricas de concreto, procurando reducir la influencia de variables externas. Se emplearon técnicas electroquímicas, utilizando un potenciostato Gamry Ref. 620 para evaluar las propiedades electroquímicas de las probetas sumergidas en una solución de cloruro de sodio al 3%. Se llevaron a cabo ensayos de Resistencia de Polarización Lineal (LPR, por sus siglas en inglés) y Espectroscopía de Impedancia Electroquímica (EIS, por sus siglas en inglés), entre otras pruebas complementarias. Los resultados muestran que al aplicar procesos de separación físicos y químicos a la semilla del Persea americana, se obtuvieron subproductos con propiedades inhibidoras de corrosión que prolongan la vida útil del concreto reforzado. En conclusión, los resultados de este estudio validan la viabilidad de utilizar estos subproductos del aguacate como una alternativa sostenible a los aditivos comerciales. (Texto tomado de la fuente).