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En este trabajo de tesis se estudian carbones porosos de diferentes características, las cuales hacen que sean aptos para su utilización en distintas aplicaciones relacionadas con el almacenamiento y la conversión electroquímica de energía. En su Introducción está contenida la motivación del trabajo, considerado como un aporte que intenta contribuir al avance del conocimiento en tópicos relacionados con recursos energéticos no convencionales y ambientalmente limpios. Debido al rol fundamental que han desempeñado los materiales carbonosos en el desarrollo de las investigaciones, consideramos conveniente hacer una breve introducción sobre el carbono, sus características, propiedades y variedades. Si bien los estudios fueron abordados desde un punto de vista fundamental, este trabajo involucra tres aplicaciones concretas, las cuales son descritas en tres capítulos diferentes. Capítulo 3: Supercapacitores Electroquímicos. Capítulo 4: Almacenamiento electroquímico de hidrógeno en NTCS – Reacción de evolución de hidrógeno. (NTCS=Nanotubos de carbono de pared simple). Capítulo 5: Primeros estudios de las vías de electrooxidación de glicerol sobre nanopartículas (NPs) de platino soportadas sobre diferentes carbones. El trabajo fue organizado de esta manera, de modo de ir desde sistemas más simples a otros más complejos. Así, en el Capítulo 3 se estudiaron algunos carbones porosos, incluyendo los utilizados en los demás capítulos, haciendo énfasis en los procesos de carga y de descarga de la doble capa eléctrica (DCE) de cada uno de los materiales estudiados y en la relación del comportamiento electroquímico con parámetros fisicoquímicos de los electrodos. Desde el punto de vista electroquímico, los estudios realizados en el Capítulo 3, comprenden una parte de los realizados en el Capítulo 4. En éste se estudia el comportamiento electroquímico de NTCS en medio KOH 6M, con el objetivo de estudiar el almacenamiento electroquímico de hidrógeno en ese material. Por lo cual, si bien está involucrada la región de DCE, parte de la cual incluye la adsorción de átomos de hidrógeno, posteriormente se hace especial énfasis en lo que ocurre a potenciales favorables para que se produzca la reacción de formación de hidrógeno molecular. En ambos capítulos se utilizaron técnicas electroquímicas básicas como la voltamperometría cíclica (VC), la cronopotenciometría (CD= de “carga-descarga”) y la espectroscopía de impedancia electroquímica (EIE). Los resultados de EIE fueron interpretados en base a un modelo fisicoquímico que se describe en el Capítulo 2. Por último, en el Capítulo 5, se decoraron algunos carbones con NPs de Pt, PtSnRh y PtRuRh y se estudió la reacción de electrooxidación de glicerol (REG) sobre estos materiales, visualizando su aplicación en celdas de combustible de alcohol directo. Para ello fueron utilizadas las técnicas VC y cronoamperometría (CA). Utilizando NPs de Pt soportadas se determinaron y/o propusieron las principales vías de reacción del alcohol y la relación de éstas con el potencial del electrodo de trabajo. En esta última parte se utilizó la VC acoplada con Espectroscopia Infrarroja por Transformadas de Fourier in situ (FTIR – in situ). Fueron aplicadas diversas técnicas de caracterización como espectroscopía Raman, isotermas de adsorción de nitrógeno, medidas de conductividad eléctrica, medidas de composición elemental, microscopias de transmisión electrónica y de barrido con medidas de dispersión de rayos X y espectrometría de rayos X. Estos temas conjuntamente con la descripción de las técnicas electroquímicas y la Espectroscopia Infrarroja por Transformadas de Fourier in situ están contenidos en el Capítulo 2.

El objetivo general de la presente tesis es estudiar la relación entre la composición mineralógica y estructural de diferentes arcillas argentinas, el proceso de calcinación y la actividad puzolánica cuando se las utiliza como reemplazo parcial del cemento; con el fin de desarrollar materiales cementicios de baja energía y aceptables propiedades ingenieriles. Sus objetivos específicos: Seleccionar arcillas para su potencial uso como material puzolánico, previa activación térmica. - Caracterizar las arcillas seleccionadas, realizar la activación térmica, evaluar la actividad puzolánica y relacionar los resultados obtenidos. - Analizar los productos de hidratación formados y su efecto sobre las propiedades mecánicas cuando se realizan morteros de cemento Portland y arcillas calcinadas. - Determinar la influencia del tratamiento térmico en la actividad puzolánica de las arcillas. - Calcular el porcentaje de reemplazo en la formulación del cemento para obtener un material cementante con características equivalentes al CP. Estudiar los efectos producidos. - Estimar el ahorro energético generado por tonelada de material cementíceo producido, y la reducción de emisiones de CO₂.

Los materiales del sistema Al2O3-SiO2-ZrO2 son de interés tecnológico debido principalmente a sus propiedades térmicas, mecánicas y baja reactividad química. Uno de los comportamientos que limitan el uso de este tipo de materiales es la resistencia al choque térmico. Los mecanismos de fractura y los factores que la influencian no han sido resueltos por completo. Las teorías y modelos clásicos de resistencia al choque térmico, de materiales frágiles o cuasi frágiles, que hoy en día se siguen utilizando tienen más de 50 años en algunos casos. Sumado a esto debido a la complejidad y cantidad de factores que lo influyen es indispensable el ensayo experimental de este comportamiento. Los materiales del sistema Al2O3-SiO2-ZrO2 donde las fases principales son Mullita, Zirconia y Zircón están en estudio, principalmente por la incorporación de la ZrO2 como materia prima debido a su comportamiento termomecánico distintivo, en particular el cambio de volumen asociado a la transformación martensítica de monoclínica a tetragonal del óxido de Zirconio que influyen a nivel microscópico en la integridad de los compositos sinterizados. Si bien la Mullita y el Zircón han sido empleados por años la incorporación de Zirconia es relativamente reciente. Queda claro que estos materiales como todos los materiales son sistemas complejos, cuyas propiedades y comportamientos dependerán de muchos factores asociados al proceso de elaboración. Así que como primera aproximación a la racionalización de los mismos será necesario mantener la mayoría de los factores conocidos invariantes y modificar solo algunos de manera controlada. Los objetivos del presente estudio comprendieron obtener materiales del sistema Mullita Zirconia Zircón en escala de laboratorio. A partir de materias primas comerciales sinterizando, en horno eléctrico, cuerpos conformados por el método de colado de suspensiones acuosas concentradas en moldes de yeso. Se los caracterizó desde el punto de vista de sus propiedades esructurales, texturales, microestructurales, mecánicas, de fractura y en particular siguiendo la variación del módulo de elasticidad que es una técnica de bajo costo, no destructiva, con alta repetitividad se estudió el comportamiento frente al choque térmico de estos compositos encontrándose un comportamiento del tipo frágil. Se diferenció la respuesta frente a la severidad del choque térmico y frente a la fatiga térmica de estos materiales refractarios. Se racionalizaron los principales parámetros de procesamiento a partir de polvos comerciales dichas propiedades y comportamientos. Principalmente se encontraron correlaciones bien definidas entre las propiedades mecánicas y de fractura con respecto a la composición de los compositos. Desde el punto de vista teórico, se calcularon los valores de parámetros teóricos de resistencia al choque térmico de tres teorías clásicas (R, R´´´, y RST), se encontró que la teoría basada en la aproximación termoelástica describió satisfactoriamente la resistencia al choque térmico de los compositos estudiados. Finalmente se propusieron dos parámetros empíricos que se correlacionaron adecuadamente con los comportamientos de los compositos estudiados

Los materiales poliméricos abarcan un amplio abanico de compuestos tanto naturales (proteínas, almidones, etc.) como sintéticos (polietilenos, poliuretanos, resinas epoxy, etc.) cuya versatilidad y fácil procesamiento los ha vuelto adecuados para un gran número de aplicaciones industriales. A raíz de la creciente necesidad de mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero, reducir la acumulación de residuos sólidos y disminuir el consumo de recursos no renovables, el interés en el desarrollo de materiales biodegradables y/o de fuentes renovables (denominados en inglés bio-based) ha crecido fuertemente en las últimas décadas. Si bien el reemplazo de plásticos convencionales por sustitutos biodegradables constituye una solución parcial para atenuar el daño medioambiental susodicho representa un pilar fundamental hacía el desarrollo de una economía circular, siendo necesario además la implementación de políticas de concientización social que promuevan una actitud más responsable en el consumo y gestión de recursos, incentivando además el reciclado y la reutilización. En el presente trabajo de Tesis se desarrollaron y estudiaron materiales biodegradables y eco-compatibles a base de almidón de mandioca reforzadas con las fibras naturales provenientes del bagazo y la cáscara de la raíz, evaluando sus propiedades mecánicas, ópticas y de barrera. Considerando además distintos plastificantes y aditivos para funcionalizar la matriz, así como técnicas de procesamiento. Finalmente, se evaluó la potencialidad de los materiales obtenidos en aplicaciones agronómicas específicas como: cobertura de suelo y sistemas de liberación gradual de fertilizantes en la producción de plantines. A tal fin fue preciso evaluar la estabilidad de los materiales frente a distintas condiciones de almacenamiento, así como su biodegradación en suelo y las distintas formas de utilización del material.

Los materiales poliméricos abarcan un amplio abanico de compuestos tanto naturales (proteínas, almidones, etc.) como sintéticos (polietilenos, poliuretanos, resinas epoxy, etc.) cuya versatilidad y fácil procesamiento los ha vuelto adecuados para un gran número de aplicaciones industriales. A raíz de la creciente necesidad de mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero, reducir la acumulación de residuos sólidos y disminuir el consumo de recursos no renovables, el interés en el desarrollo de materiales biodegradables y/o de fuentes renovables (denominados en inglés bio-based) ha crecido fuertemente en las últimas décadas. Si bien el reemplazo de plásticos convencionales por sustitutos biodegradables constituye una solución parcial para atenuar el daño medioambiental susodicho representa un pilar fundamental hacía el desarrollo de una economía circular, siendo necesario además la implementación de políticas de concientización social que promuevan una actitud más responsable en el consumo y gestión de recursos, incentivando además el reciclado y la reutilización. En el presente trabajo de Tesis se desarrollaron y estudiaron materiales biodegradables y eco-compatibles a base de almidón de mandioca reforzadas con las fibras naturales provenientes del bagazo y la cáscara de la raíz, evaluando sus propiedades mecánicas, ópticas y de barrera. Considerando además distintos plastificantes y aditivos para funcionalizar la matriz, así como técnicas de procesamiento. Finalmente, se evaluó la potencialidad de los materiales obtenidos en aplicaciones agronómicas específicas como: cobertura de suelo y sistemas de liberación gradual de fertilizantes en la producción de plantines. A tal fin fue preciso evaluar la estabilidad de los materiales frente a distintas condiciones de almacenamiento, así como su biodegradación en suelo y las distintas formas de utilización del material.

En la actualidad se asiste a grandes avances tecnológicos en lo que concierne al procesamiento de biomateriales cerámicos diseñados para ser implantados o incorporados dentro de un sistema vivo, con el objeto de reemplazar y/o restaurar la función del tejido u órgano deteriorado. Los cerámicos que no interaccionan con el tejido vivo denominados cerámicos bioinertes se utilizan en numerosas aplicaciones biomédicas. Entre ellos los materiales compuestos de Al₂O₃-ZrO₂ que se usan principalmente en prótesis ortopédicas tales como componentes para prótesis de cadera y rodilla; hecho que motiva un estudio continuo del procesamiento y de las propiedades de los compositos Al₂O₃-ZrO₂ a fin de mejorar el desempeño de los mismos. En esta tesis se estudia el procesamiento coloidal de los compositos Al₂O₃-ZrO₂ y la evaluación de sus propiedades estructurales, mecánicas y estabilidad hidrotérmica. Los compositos se conforman a partir de mezclas de polvos comerciales de Al₂O₃ y dos polvos de ZrO₂ parcialmente estabilizada con 3 mol% Y₂O₃, uno dopado con 0.3% p/p Al₂O₃ (ZYA) y otro sin Al₂O₃ (ZY). También se desarrollan compositos por un método coloidal que utiliza Al₂O₃ y un precursor de Zr (IV), dichas mezclas sintéticas se denominan Al₂O₃-ZC. A través de la sustitución de Al₂O₃ por varios contenidos de ZrO₂ de distinta naturaleza se desarrollan compositos Al₂O₃-ZYA, Al₂O₃-ZY y Al₂O₃-ZC, con diferente microestructura y en consecuencia propiedades mecánicas y estabilidad hidrotérmica. El aporte valioso de esta tesis es que permite seleccionar las condiciones de procesamiento de los compositos adecuadas para lograr valores óptimos de cada una de las propiedades mecánicas estudiadas y reducir la inestabilidad hidrotérmica de la ZrO₂ presente en los compositos.

En este trabajo de tesis se presenta la funcionalización de diferentes superficies con materiales compuestos formados por polielectrolitos y surfactantes para el desarrollo de sensores. Como sistema modelo se utilizó poli(alilamina) y dodecilsulfato de sodio. El sistema ha demostrado ser mecánicamente robusto y factible de ser modificado según la función que se le desee conferir. El polielectrolito se ha derivatizado primero con un complejo redox, a fin de explorar su uso como mediador en sensores amperométricos, y posteriormente con lactosa, de manera de incorporar sitios de unión a lectinas. Por otra parte, el surfactante se ha utilizado para la dispersión de nanotubos de carbono cuyas propiedades electrocatalíticas se ejemplifican en la determinación de dopamina. A lo largo de esta tesis se estudió la inmovilización del material compuesto empleando distintas metodologías, tales como adsorción capa por capa, aplicación a partir de una suspensión o a partir de una solución en solvente orgánico, evidenciando la versatilidad de manipulación del sistema. Los resultados alcanzados utilizando el complejo polielectrolito-surfactante y los compuestos derivados de su funcionalización muestran la posibilidad de generar robustos materiales autoensamblados con interesantes propiedades respecto a los procesos de transferencia electrónica, ya sea debido a la presencia de mediadores redox o catalizadores. Otra de las interesantes características del complejo polielectrolito-surfactante es su capacidad de ser aplicado sobre una amplia variedad de superficies empleadas en la construcción de sensores, tales como grafito, oro y silicio. En esta tesis se presentan una descripción detallada del alcance de esta metodología, mostrando su gran versatilidad, lo que allana el camino hacia la construcción de una nueva clase de dispositivos moleculares.

El presente Trabajo Final (T.F.) constituye una investigación orientada al diseño, que aplica los contenidos teórico-metodológicos cursados durante la Maestría en Diseño de Procesos Innovativos de la Facultad de Arquitectura de la Universidad Católica de Córdoba. Su objetivo es la remanufactura de ciertos desechos industriales con el propósito de obtener un producto sustentable de desarrollo innovador destinado a la producción social del hábitat. Se toma como caso de estudio la empresa Electropart Córdoba S.A. y se plantea reutilizar y revalorizar la totalidad de residuos generados por medio de su incorporación en un nuevo proceso productivo para el desarrollo de un sistema constructivo innovador para la realización de espacios habitables domésticos. A partir de este trabajo también se pretende establecer una base de conocimiento aplicable a otros desperdicios de similares características, generados tanto en el ámbito local, como nacional, en pos de un beneficio para las industrias, el ambiente y la sociedad en su conjunto. El campo de estudio del presente T.F. está centrado en cuestiones referentes a la generación de residuos y su impacto negativo, la sustentabilidad, la escases de vivienda, la construcción modular y con pallets; se define por la reutilización de materias residuales de la industria en la construcción modular aplicada a los espacios habitables.

En las propuestas de enseñanza el material didáctico propicia el nexo entre la palabra y la realidad. Hace concreto e intuitivo el objeto de estudio por medio de las palabras, por lo tanto, desempeña un papel destacado en la enseñanza de todas las áreas de la ciencia. Los materiales didácticos, denominados también auxiliares didácticos o medios didácticos, son complejos de definir porque se trata de un concepto polisémico, como señala Marqués Graelles (2011) pueden ser cualquier tipo de dispositivo diseñado y elaborado con la intención de facilitar un proceso de enseñanza y aprendizaje. Pérez Alarcón (2010) explica que los materiales didácticos tienen como objetivo facilitar y estimular el proceso de aprendizaje de los estudiantes y la adquisición de nuevos conocimientos. Son la guía básica en el desarrollo de cada asignatura y sobre ellos se desarrolla la acción docente y la evaluación. Deben combinar diferentes tecnologías disponibles desde una perspectiva de máximo aprovechamiento pedagógico. García Aretio (2009) habla de ellos como los elementos motivadores para despertar el interés por la materia o asignatura correspondiente, constituyéndose en instrumentos idóneos para guiar y facilitar el aprendizaje, ayudar a comprender, y, en su caso, aplicar los diferentes conocimientos. En suma, han de ser el andamiaje preciso para el logro de competencias. Litwin en su libro “El oficio de enseñar” (2008, p. 141-164), define “las ayudas en la enseñanza que favorecen la comprensión”, como herramientas mediante las cuales puede darse a los estudiantes una experiencia, en campo ajeno aunque directa, de sucesos. Estas herramientas deben articular con los propósitos en los que se inscribe la acción, la concepción del sujeto de aprendizaje y la modalidad de enseñanza. Parcerisa (2007) los ha definido como Instrumentos, recursos o medios para ayudar en el aprendizaje de unos contenidos y la consecución de unos objetivos, a través de un sistema simbólico (textos, sonidos, imágenes) y un soporte o plataforma que actúa como mediación para acceder al contenido, propiciando la comunicación con el usuario. La paulatina incorporación de aulas virtuales que acompañan las propuestas de enseñanza ha propiciado un espacio de participación mediado por las Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC). El desarrollo de las clases a través de un aula virtual requiere de materiales que se encuentren diseñados adecuadamente para los estudiantes, sin embargo, su producción se aborda generalmente de forma intuitiva. Esta situación ha generado, según explica Cabero (2010), que una gran parte del material didáctico que se produce no responda a los objetivos de enseñanza y aprendizaje, al contexto en el que se aplicará y/o a las particularidades técnicas y comunicativas de la tecnología seleccionada. La Escuela de Tecnología de la UNNOBA, a través del Instituto de Investigación y Transferencia en Tecnología (ITT), lleva adelante desde 2010 el proyecto “UNNOBA VIRTUAL. Una plataforma para la integración de sistemas, metodologías y herramientas de enseñanza y aprendizaje”. El mismo propone la definición de un modelo que permita gestionar las actividades de formación con el uso de las TIC y plantea una serie de áreas que abordan diferentes aspectos considerados necesarios y/o deseables para brindar una experiencia de educación mediada con requerimientos de calidad. Una de estas áreas hace referencia a la problemática de la generación de materiales didácticos digitales. Para aportar en ese sentido, y con la posibilidad real y concreta de transferencia de sus resultados, la presente investigación se centra en la necesidad de establecer dentro del contexto de la Escuela de Tecnología de la UNNOBA una metodología para el diseño de Materiales Didácticos para la educación mediada por Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) que ordene y facilite el proceso de su producción. Tomando en cuenta las consideraciones precedentes se perfilan los siguientes problemas de investigación:¿Es posible establecer una metodología de producción de Materiales Didácticos para la educación mediada por TIC?¿Cuáles serían los beneficios de aplicar una metodología de producción de Materiales Didácticos para la educación mediada por TIC? En un primer acercamiento al estado de la cuestión referido a las problemáticas planteadas se desarrolló la siguiente hipótesis: Establecer una metodología para la producción de materiales didácticos para la educación mediada por TIC posibilitaría guiar los pasos de su desarrollo facilitando la interacción de los diferentes profesionales implicados. La hipótesis mencionada es una conjetura elaborada a través del relevamiento previo de información referente al tema abordado, a partir de la consulta de fuentes bibliográficas referentes a la problemática planteada, todas ellas enumeradas en la bibliografía que se detalla al final en Bibliografía General; el estudio de campo, mediante la revisión de materiales didácticos existentes y metodologías propuestas y/o implementadas, cuyo análisis evidencian la situación actual de la temática abordada.

Trabajo Final (Especialización en Tecnologías Multimedia para Desarrollos Educativos)--UNC- Facultad de Ciencias Agropecuarias, 2016