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http://cimav.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1004/761| Nueva ruta de síntesis de aerogeles de SiO2 sin secado supercrítico, ni modificación superficial | |
| BEATRIZ ALEJANDRA GARCIA TORRES | |
| LORENA ALVAREZ CONTRERAS ALFREDO AGUILAR ELGUEZABAL | |
| Acceso Abierto | |
| Sin Derechos Reservados | |
| Nueva ruta de síntesis | |
| En la actualidad, la demanda de energía aumenta de forma permanente, lo que provoca un impacto negativo en el medio ambiente. Los diversos estudios generados por la agencia internacional de energía muestran que los principales sectores que demandan mayor consumo de energía a nivel mundial son el industrial, el de transporte, el residencial y el comercial. En México el 21.3% del consumo energético total es en el sector residencial, es decir, en la construcción y acondicionamiento de edificios comerciales y domésticos.
Actualmente, mejorar la eficiencia energética de las construcciones se centra principalmente en reducir el consumo de energía mediante algunas estrategias que mejoren los sistemas de aire acondicionado, iluminación eléctrica, calefacción, refrigeración y aislamiento térmico. Lo anterior plantea la oportunidad para el desarrollo de materiales que puedan ser utilizados como aislantes térmicos de alta eficiencia. El aerogel es considerado como el mejor aislante térmico en el mundo, debido a su baja conductividad térmica. Sin embargo, una limitante para su aplicación extensiva es el alto costo derivado de los métodos tradicionales de obtención. Estos métodos se basan en la técnica Sol-Gel, e involucran un secado a presión supercrítica a fin de mantener la integridad de la estructura altamente porosa durante el proceso de secado. Recientemente se desarrolló una alternativa para poder realizar el secado a presión atmosférica, en donde es requerido una etapa de modificación superficial que al hacer la superficie del sólido hidrofóbica, permite disminuir la contracción del gel, las fracturas y el colapso de la estructura.
Este trabajo propone una novedosa ruta de síntesis de aerogel de sílice a través del método Sol-Gel con secado a presión atmosférica sin modificación superficial, considerando como aspecto crítico la forma y el tamaño de partícula del aerogel para lograr un producto final libre de grietas con la consiguiente reducción en tiempo de síntesis.
La investigación partió de un nuevo método de síntesis, utilizando la técnica de impresión ink-jet para formar esferas micrométricas del precursor de gel, y así validar el principio de secado sin modificación de superficie y sin condiciones supercríticas, y obtener aerogeles libre de fracturas en esferas con diámetros de hasta 15 μm con área superficial específica de 560 m2/g, densidades de 0.22 g/cm3 y porosidad de hasta el 91%.
Con el objetivo de aumentar el rendimiento de la síntesis, el estudio también se enfocó en desarrollar esferas de aerogel de sílice, mediante el método de alimentación de precursor con goteo controlado. Los materiales obtenidos presentaron diámetros de esferas de hasta 200 μm, valores de área de 782 m2/g, densidades de 0.34 g/cm3, porosidades de 90% y conductividades térmicas de 0.12 W/mK. Los resultados de ambas series experimentales sin modificación de la superficie permitieron determinar que las esferas de aerogel de sílice con tamaños menores de 200 μm pueden ser secados sin fractura, ni colapso de la estructura. Para fines comparativos, se sintetizaron muestras homologas con modificación superficial o hidrofofización, se puedo observar que las propiedades texturales de las muestras a presión atmosférica y sin modificación son equivalentes a las de las muestras de referencia, con la ventaja de una reducción en el costo así como en el tiempo de síntesis. | |
| 2017-04 | |
| Tesis de doctorado | |
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| Aparece en las colecciones: | Doctorado en Ciencia de Materiales |
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