Examinando por Autor "Campo, Mónica"

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3D printed anti-icing and de-icing system based on CNT/GNP doped epoxy composites with self-curing and structural health monitoring capabilities
(IOP Publishing, 2020-12-31) Cortés, Alejandro; F Sánchez Romate, Xoan; Jiménez-Suárez, Alberto; Campo, Mónica; G Prolongo, Margarita; G Prolongo, Silvia
Las capacidades de detección de tensión, autocurado y autocalentamiento de un circuito impreso en 3D de una resina reforzada con nanoplaquetas de grafeno y nanotubos de carbono han sido ampliamente exploradas. Estos materiales exhiben altas capacidades de efecto de calentamiento por efecto Joule que se pueden utilizar para procesos de postcurado. Más específicamente, los valores de temperatura de transición vítrea alcanzados por el postcurado con calentamiento por Joule fueron muy similares a los obtenidos por el calentamiento en horno convencional. El perfil de temperatura a lo largo de cada cinta individual fue relativamente homogéneo, siendo un indicativo de una buena dispersión de nanopartículas, confirmado por análisis de microscopio electrónico de barrido . Además, los circuitos impresos propuestos mostraron excelentes capacidades de detección con una sensibilidad mucho mayor, con un factor de galga de 6-8, en comparación con otros, con un factor de galga de alrededor de 2, mostrando también una buena linealidad. Además, la rotura de cintas individuales puede detectarse fácilmente por el sistema de detección como un aumento brusco de la resistencia eléctrica.
3D printed epoxy-CNTs/GNPs conductive inks with application in anti-icing and de-icing systems
(Elsevier, 2020-12-05) Cortés, Alejandro; Jiménez-Suárez, Alberto; Campo, Mónica; Ureña, Alejandro; G. Prolongo, Silvia
En este trabajo se estudia el desarrollo y caracterización de circuitos conductores impresos en 3D basados en tintas epóxicas dopadas con nanotubos de carbono (CNTs) y/o nanoplaquetas de grafeno (GNPs), que podrían ser utilizados en aplicaciones como circuitos electrónicos, asientos calefactados, sistemas antihielo y deshielo (ADIS) o sistemas de monitorización de la salud estructural (SHM), entre otros. Se ha llevado a cabo un diseño de experimentos (DOE) por el método Taguchi para desarrollar y optimizar un ADIS basado en un circuito impreso en 3D, utilizando una tinta conductora dopada con CNTs/GNPs para conseguir un calentamiento por efecto Joule. El objetivo se basa en alcanzar la temperatura media más alta, que se ha medido mediante análisis termográfico de infrarrojo, teniendo en cuenta también la calidad de los circuitos impresos en 3D. Los factores del DOE han sido el contenido de CNT y GNP, el voltaje aplicado al circuito y su geometría, proponiendo dos diseños alternativos. Finalmente, se ha llevado a cabo un ensayo de deshielo con los parámetros óptimos obtenidos a partir del DOE. Los resultados evidencian la viabilidad del sistema desarrollado, siendo capaz de fundir una capa de hielo de 2,5 mm de espesor en 3 minutos y 30 segundos.
Application of DOE and ANOVA in Optimization of HVOF Spraying Parameters in the Development of New Ti Coatings
(Springer, 2020-02-03) Pulido-González, Nuria; García-Rodríguez, Sonia; Campo, Mónica; Rams, Joaquín; Torres, Belén
High velocity oxygen fuel (HVOF) thermal spray technique has been used to develop new Ti coatings on 1045 steel and 316L stainless steel for different applications. Optimization of the HVOF parameters requires numerous experiments to perform that can be reduced using the Taguchi Design of Experiment (DOE) methodology. By using DOE, it has been possible to identify the effects of the HVOF spraying parameters (spraying distance, number of layers, gun speed, powder feed rate, type of substrate and type of combustion) on the main characteristics of the coatings (porosity, thickness, hardness and adhesion). According to Taguchi method, the resulting orthogonal matrix corresponded to a L16 (44 × 22) matrix. Using this matrix, the number of experiments was reduced from 1024 to 16 and a first approximation of the best conditions for a real application was obtained. To evaluate the significant spraying variables, a statistical analysis of variance (ANOVA) was used. It has been determined that there is a relationship between coating characteristics and HVOF parameters. Also, the influence of the parameters on the characteristics and properties of the coatings (from high to low) is as follows: spraying distance, number of layers, gun speed, powder feed rate, type of substrate and mixture of gases used in the process.
Development of an Electroactive and Thermo-Reversible Diels–Alder Epoxy Nanocomposite Doped with Carbon Nanotubes
(MDPI, 2023-12-15) Lorero, Isaac; Rodríguez, Álvaro; Campo, Mónica; González Prolongo, Silvia
La fabricación de nanocompuestos epoxi reticulados Diels-Alder (D-A) es un campo con varios desafíos a superar: la síntesis es compleja debido a reacciones secundarias, las propiedades mecánicas se ven mermadas por la fragilidad de estos enlaces y el contenido de nanotubos de carbono (CNT) añadido para lograr la electroactividad es mucho más alto que los umbrales de percolación de otras resinas convencionales. En este trabajo se crean nanocompuestos con diferentes ratios de reticulación D-A (0, 0,6 y 1,0) y contenidos de CNT (0,1, 0,3, 0,5, 0,7 y 0,9 peso), logrando una ruta simplificada y evitando el uso de disolventes y la aparición de reacciones secundarias seleccionando un método de curado de dos pasos (100 C-6 h + 60 C-12 h) que crea las resinas termorreversibles. Estos nanocompuestos reversibles muestran un comportamiento óhmico y calentamiento por efecto Joule efectivo, alcanzando las temperaturas de disociación de los enlaces D-A. Los nanocompuestos totalmente reversibles (relación de enlaces D-A 1,0) presentan una dispersión de CNT más homogénea en comparación con los parcialmente nanocompuestos reversibles (relación 0,6), aunque también presentan una fragilidad extremadamente elevada. Para este estudio, el nanocompuesto con una matriz parcialmente reversible (relación 0,6) dopado con un 0,7% en peso de CNT fue seleccionado para estudiar sus funcionalidades inteligentes y su propiedades de reversibilidad de la red polimérica mediante el análisis de la reparación de grietas y la capacidad de cambio y recuperación de forma.
DLP 4D-Printing of Remotely, Modularly, and Selectively Controllable Shape Memory Polymer Nanocomposites Embedding Carbon Nanotubes
(Wiley-VCH GmbH, 2021-09-12) Cortés, Alejandro; Cosola, Andrea; Sangermano, Marco; Campo, Mónica; González Prolongo,, Silvia; Fabrizio Pirri, Candido; Jiménez-Suárez, Alberto; Chiappone, Annalisa
En este artículo se presenta una investigación exhaustiva sobre nuevos compuestos de polímeros con memoria de forma electroactivados (SMPC) para el procesamiento digital de la luz en la impresión 3D, que consisten en una matriz de poli(etilenglicol) diacrilato/poli(hidroxietilmetacrilato) que incorpora nanotubos de carbono (CNT) de paredes múltiples. La composición del sistema de (met)acrilato fotocurable se ajusta con precisión para adaptar las propiedades termomecánicas de la matriz, mientras que se investiga el efecto de los CNT en la fotorreactividad y las propiedades reológicas de las formulaciones para evaluar la capacidad de impresión. Las mediciones eléctricas confirmaron que la incorporación de CNT en la matriz polimérica permite la conductividad eléctrica y, por lo tanto, la posibilidad de calentar de forma remota el nanocompuesto utilizando el efecto Joule. Además se demuestra la viabilidad de lograr memoria de forma mediante calentamiento Joule, dado que las altas relaciones de fijación de forma (Rf) y recuperación de forma (Rr) logradas (Rf ≈ 100 %, Rr > 95 %) confirmaron la significativa capacidad de respuesta activada eléctricamente de dichos CNT/SMPC. Finalmente, se ha demostrado cómo activar una recuperación de forma electroactivada modular y selectiva, que en última instancia puede permitir la impresión 4D de dispositivos inteligentes controlables de forma remota y selectiva.
Epoxy Composites Reinforced with ZnO fromWaste Alkaline Batteries
(MDPI, 2022-04-13) Lorero, Isaac; Campo, Mónica; Arribas, Carmen; González Prolongo, Margarita; Antonio López, Félix; González Prolongo, Silvia
La pila alcalina de zinc es una de las fuentes más populares de energía eléctrica portátil, con un consumo de más de 300.000 toneladas al año. Por ello, es fundamental reciclar sus componentes. En este trabajo, proponemos el uso de micropartículas de óxido de zinc (ZnO) recuperadas de pilas gastadas como cargas de resinas epoxi. Estos nanocompuestos pueden emplearse como recubrimientos o pigmentos protectores y como compuestos estructurales de alta estabilidad térmica. La adición de nanorrellenos cerámicos puede mejorar las propiedades térmicas y mecánicas, así como la dureza y la hidrofobicidad, de las resinas epoxi, dependiendo de varios factores. En consecuencia, se han fabricado diferentes nanocomposites reforzados con ZnO reciclado y nanopartículas comerciales de ZnO y TiO2 con distintos contenidos de nanorelleno. La adición de cargas cerámicas produce un pequeño aumento de la temperatura de transición vítrea (<2%), junto con una potenciación del efecto barrera de la resina epoxi, reduciendo el coeficiente de difusión de agua (<21%), aunque la absorción máxima de agua permanece constante. La absorción de agua del nanocomposite es totalmente reversible mediante un tratamiento térmico posterior, recuperando su comportamiento termomecánico inicial. El ángulo de contacto con el agua (WCA) también aumenta (~12%) con la presencia de partículas cerámicas, aunque la mayor hidrofobicidad (35%) se obtiene cuando la resina epoxi reforzada con micropartículas de ZnO recicladas se trata con ácido esteárico y ácido acético, induciendo el incremento de la rugosidad superficial.
Highly Multifunctional GNP/Epoxy Nanocomposites: From Strain-Sensing to Joule Heating Applications
(MDPI, 2020-12-05) F.Sanchéz Romate, Xoan; Sans, Alejandro; Jiménez-Suárez, Alberto; Campo, Mónica; Ureña , Alejandro; G.Prolongo, Silvia
Se ha desarrollado un mapa de rendimiento de los nanocompuestos de matriz epoxi-grafeno (GNP/epoxi) de acuerdo con sus propiedades electromecánicas y electrotérmicas para aplicaciones como sensores de deformación y calentamiento por efecto Joule. Para lograr este propósito, se ha llevado a cabo un profundo estudio teórico y experimental de la conductividad térmica y eléctrica de los nanocompuestos, determinando la influencia tanto del contenido de nanorefuerzo como del tiempo de sonicación. Con respecto al procedimiento de dispersión, a menores contenidos, mayores tiempos de sonicación inducen a una disminución de la conductividad térmica y eléctrica debido a un efecto de rotura del GNP. Sin embargo, a mayores contenidos de GNP, el tiempo de sonicación implica una mejora de las propiedades eléctricas y térmicas debido a una prevalencia de mecanismos de exfoliación. Las pruebas de monitorización de deformación indican que la sensibilidad eléctrica aumenta en sentido opuesto a la conductividad eléctrica, debido a una mayor prevalencia de mecanismos de tunelización, siendo las muestras de 5% en peso las que obtuvieron los mejores resultados. Además, las pruebas de calentamiento Joule mostraron el papel dominante de los mecanismos eléctricos en la efectividad del calentamiento resistivo, siendo las muestras de 8% en peso de GNP las que obtuvieron las mejores capacidades. Teniendo en cuenta las diferentes funcionalidades, se puede concluir que las muestras al 5 % en peso con un tiempo de sonicación de 1 h son las más equilibradas para aplicaciones electrotérmicas.
Microhardness and wear behavior of nanodiamond-reinforced nanocomposites for dental applications
(Wiley, 2024-10-04) Moriche, Rocío; Artigas-Arnaudas, Joaquín; Chetwani, Bhanu; Sánchez, María; Campo, Mónica; Prolongo, Margarita G.; Rams, Joaquín; Prolongo, Silvia G.; Ureña, Alejandro
In polymer-based dental composites, wear is a three-body wear system mainly abrasive, because of the food particles and wear products suspended in the oral cavity, which are transferred to the microcavities of the surface of the replacements. Due to this fact, the incorporation of nanodiamond as reinforcement in these polymer–matrix composites, which promotes the creation of a solid lubricant tribofilm surface could be advantageous. With the reinforcement of nanodiamonds, BisGMA/TEGDMA-based composites increase their microhardness by 95%–420%. A maximum hardness exceeding 65 HV is achieved with a reinforcement of 3.2 wt%. The specific wear rate of neat BisGMA/TEGDMA is near 10−4 mm3/Nm and the Archard's coefficient is 2.6 × 105. The incorporation of a content of 1.6 wt% ND is enough to cause a diminution of ~78% in the friction coefficient and a reduction of the specific wear rate and Archard's coefficient of ~50%. Nevertheless, the addition of relatively high contents reduces the effectiveness of photoinitiation and photocuring, which is related to the scattering and absorption of light radiation by ND. This causes a significant decline in elastic properties starting at 50 μm from the surface. Highlights Photocuring polymer resin was successfully reinforced with nanodiamonds. Microhardness increases from 95% up to 420%, close to commercial composites. Friction coefficient and wear rate are reduced with 1.6 wt% nanodiamonds. High levels of reinforcement reduce the effectiveness of photocuring.
Novel Recycling of Epoxy Thermosets by Blending with Reversible Diels–Alder Epoxy Resin
(MDPI, 2024-11-19) Lorero, Isaac; Rico, Blanca; Campo, Mónica; González Prolongo, Silvia
La introducción de enlaces Diels-Alder (D-A) en las resinas epoxi es una vía prometedora para convertir estos materiales no reciclables en materiales sostenibles. Sin embargo, los enlaces D-A hacen que las resinas epoxi sean materiales extremadamente frágiles y dificultan su uso práctico. No obstante, la reversibilidad de los enlaces D-A permite la transición del material sólido a una red desenlazada formada por oligómeros separados que pueden fundirse por encima de 90-100 ºC. Esto significa que las resinas epoxi D-A pueden reprocesarse después de curarse, de forma similar a los termoplásticos. En el presente trabajo, se elabora una mezcla termoestable añadiendo partículas de epoxi residuales a una resina epoxi D-A para aumentar sus propiedades térmicas y mecánicas y evaluar una posible reutilización de los residuos termoestables convencionales. La aplicación de prensado en caliente a una mezcla de partículas de epoxi y polvo de epoxi D-A curado crea un material en el que la interacción de las partículas con la resina D-A aumenta la resistencia térmica del material y evita que el epoxi D-A se funda a altas temperaturas. Además, la resistencia a la flexión aumenta en un 80% y también mejora la resistencia química frente a disolventes orgánicos.
Thermally remendable, weldable, and recyclable epoxy network crosslinked with reversible Diels-alder bonds
(Elsevier, 2022) Lorero, Isaac; Rodríguez, A.; Campo, Mónica; González Prolongo, Silvia
The development of epoxy resins through Diels-Alder crosslinking is challenging: the synthesis is complex, and the mechanical properties are hindered by the brittleness of these bonds. In this work, an epoxy/amine resin with different Diels-Alder crosslinking ratios is manufactured, achieving a simplified route that enhances both sustainability and industrial transferability. The curing temperatures are carefully studied, defining a two-step method (100 ◦C, 6 h + 60 ◦C, 12 h) that generates the thermo-reversible resins dispending the use of solvents or intermediate oligomers synthesis. Besides NMR, FTIR, and DSC characterization, the influence of Diels-Alder bonds on mechanical properties is analyzed. The addition of Diels-Alder crosslinking up to a 0.6 ratio of the stoichiometry provides an epoxy with an optimal compromise between recyclability and mechanical properties. Using this ratio, the effect of Diels-Alder crosslinking and disengagement is analyzed through DMTA and microhardness, demonstrating the network reversibility and the feasibility of this techniques to monitor its evolution.