Polímeros

Académicos

Técnico
Juan Benavides
Contacto: 22 978 40 85

Objetivos

El objetivo del grupo de Ingeniería de Polímeros es desarrollar nuevos materiales mediante la síntesis o modificación de polímeros termoplásticos e hidrogeles, y la obtención de nanocompositos. El grupo se centra en el uso de la ciencia e ingeniería de polímeros y nanopartículas para tecnologías relacionadas con: 1) empaques activos 2) sensores e impresión 4D; 3) medicina regenerativa; 4) uso eficiente de energía; 5) valorización de desechos poliméricos; 6) nuevos materiales para procesos mineros; 7) Estudio de nuevos catalizadores en procesos de polimerización; y 8) Mejoramiento de propiedades de cauchos mediante adición de nanopartículas.
De esta manera, se busca estudiar la relación estructura/propiedades en polímeros y sus nanocompositos, especialmente utilizando nuevas nanopartículas, por ejemplo grafeno y sus óxidos, que permite mejorar el desempeño de materiales en estas áreas.
El grupo ha liderado proyectos tanto científicos como tecnológicos y de transferencia, tales como: FONDECYT; FONDEF; CORFO-Innova; Fundación COPEC; y FIC-Región Metropolitana. Además, ha participado en varios proyectos Internacionales.
Se tiene colaboraciones internacionales con: Prof. Mauricio Terrones (Pennsylvania State University, Estados Unidos); Prof. Aldo Boccaccinni (University of Erlangen-Nuremberg (Alemania); Prof. Sarah Cartmell (University of Manchester, Reino Unido); Prof. Manfred Wilhelm (Karlsruhe Institute of Technology, Alemania); Prof. Enrique Vallés (PLAPIQUI, Argentina); Prof. Roberto Williams (Universidad Mar del Plata, Argentina); Prof. Griselda Galland y Carlos Bergmann (Universidad Federal Rio Grade do Sul, Brasil); Prof. Rosario Benavente (CSCIC, España); Prof. Rosario Ribeiro (Universidade de Lisboa, Portugal); y Ph.D. John Hill (NIMS, Japón).

Líneas de Investigación

Empaques activos:

Se estudia el efecto de adicionar diversas nanopartículas a matrices poliméricas, como por ejemplo polietileno, polipropileno, y poliamidas (Nylon), sobre su comportamiento a las propiedades barreras y antimicrobianas. Estos materiales pueden ser utilizados como films en la industria de alimentos para mejorar el proceso de transporte y de maduración.

Sensores e impresión 4D

Se estudian materiales compuestos de polímero/nanoestructuras de carbono que presenten conductividad eléctrica, la que depende de estímulos externos lo que los hace ideales para desarrollar sensores, por ejemplo piezoresistivos. Además, bajo estímulos como temperatura o humedad, pueden ser programados para cambiar su forma, para su uso en impresión 4D.

 

Sensores: Efecto de la orientación de nanotubos de carbono sobre los estados de percolación. Líneas negras representan caminos de percolación. Resultados desde simulación Monte-Carlo.

Sensores: Ejemplo de un polímero estimulado térmicamente para memoria de forma. El material a 40°C reacciona cambiando su forma de acuerdo a la programación realizada.

Medicina regenerativa

Se modifican polímeros biodegradables, tanto termoplásticos como hidrogeles naturales, para que tengan mayor bioactividad, y logren una alta proliferación celular. En particular, se busca desarrollar implantes bioactivos y biodegradables de hueso que logren cierta funcionalidad biológica en células madres y promuevan la angiogénesis y la osteogénesis.

Medicina Regenerativa: Crecimiento de hidroxiapatita laminar, compuesto principal del hueso, sobre materiales bioactivos sintetizados en el grupo.

Medicina regenerativa: Efecto de la composición sobre la textura de microesferas de biopolímeros (alginato) para uso en embolización de tumores o liberación de drogas.

Nuevos materiales para uso eficiente de energía

Se diseñan nanopartículas metálicas (puras o “core/shell”) las cuales al ser dispersas en agua logran mejorar el coeficiente de transferencia de calor, o la tasa de evaporación bajo luz solar, lo que las hace ideales para mejorar la eficiencia de procesos térmicas basados en la energía del sol. Por otro lado, se analiza el efecto de diversos polímeros naturales y nanopartículas en las pérdidas de energía asociadas al flujo de transporte de agua.

Valorización de desechos poliméricos

Diversas técnicas de reciclaje se desarrollan dependiendo del tipo de plástico/polímero estudiado. Se han estudiado técnicas que permiten valorizar mediante reciclaje mecánicos los desechos provenientes de neumáticos. Se estudia el efecto de diferentes catalizadores sobre la pirolisis de desechos plásticos. Actualmente se está trabajando un el reciclaje químico de desechos de botellas PET para producir poliéster y su uso en fibras de vidrio. Además, se desarrolló una tecnología para valorizar desechos provenientes de neumáticos (caucho) fuera de uso.


Valorización de desechos poliméricos: Ejemplo de rutas tecnológicas para
dar valor agregado a desechos poliméricos.

Nuevos materiales para procesos mineros

Gracias a la colaboración con el Advanced Mining Technological Center (AMTC) de la facultad, se están estudiando polímeros y/o nanopartículas que optimicen los procesos de separación de relaves mineros, en particular de sus finos (arcillas). Colaboración: profesor C. Ihle (Ing. Minas).

Estudio de nuevos catalizadores en procesos de polimerización

Es estudian catalizadores para polimerizaciones de olefinas (polietileno y polipropileno) tanto en fase homogénea como heterogénea, para relacionar su estructura química con la actividad y selectividad catalítica, de manera de obtener polímeros con propiedades específicas.

Mejoramiento de propiedades de cauchos mediante adición de nanopartículas

En conjunto con empresas fabricantes de materiales a base de caucho para industria minera, se realizan estudio de mejoramiento de propiedades mediante la adición de nanopartículas, tanto inorgánicas como a base de carbono.