Influencia de la concentración de nanopartículas de BaTiO3 en membranas de polihidroxibutirato y almidón sobre el coeficiente piezoeléctrico

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dc.contributor.advisorQuezada Álvarez, Medardo Alberto
dc.contributor.authorCosta Valencia, Juan Jesús
dc.contributor.authorValderrama Velayarce, Roberto Carlos
dc.date.accessioned2024-08-02T17:57:56Z
dc.date.available2024-08-02T17:57:56Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractLa presente investigación tuvo como objetivo estudiar el efecto de la concentración de las nanopartículas de BaTiO3 en membranas compuestas de polihidroxibutirato (PHB)-almidón, con el fin de evaluar su coeficiente piezoeléctrico para una posible aplicación en osteogénesis, además de determinar las propiedades estructurales, morfológicas y reológicas de las membranas obtenidas. Se llevó a cabo un proceso que involucró la transformación de nanopartículas de BaTiO3, seguido por la formación de nanocompuestos de BaTiO3 recubiertos con PHB y la síntesis de membranas de PHB-Almidón con nanopartículas de BaTiO3. El análisis de los espectros FTIR reveló la formación de enlaces de hidrógeno bandas alrededor de 560cm-1 y 3360cm-1, entre el BaTiO3-OH y el PHB, confirmando la encapsulación de las nanopartículas en la matriz polimérica. Asimismo, los patrones de DRX de las membranas mostraron picos característicos de BaTiO3 en fase tetragonal piezoeléctrica (002/200), (012/120) cuya intensidad aumentó en relación directa a la variación de BaTiO3. El aumento de concentración de BaTiO3 en las membranas del presente estudio, evidenciaron mejoras tanto en las propiedades estructurales, morfológicas, reológicas y piezoeléctricas de las membranas de PHB y Almidón. Los valores obtenidos respecto al coeficiente piezoeléctricos fueron 14.87pm/V, 41.63pm/V, 62.14pm/V relacionándose directamente con el incremento de las nanopartículas de BaTiO3 a la matriz polimérica, mejorando significativamente las propiedades piezoeléctricas respecto a membrana basadas en solo polihidroxibutirato con fines de osteogénesis. ABSTRACT The present research aimed to study the effect of the concentration of BaTiO3 nanoparticles in polyhydroxybutyrate (PHB)-starch composite membranes, in order to evaluate their piezoelectric coefficient for a possible application in osteogenesis, as well as to determine the structural, morphological and rheological properties of the membranes obtained. A process involving the transformation of BaTiO3 nanoparticles, followed by the formation of PHB-coated BaTiO3 nanocomposites and the synthesis of PHB-Starch membranes with BaTiO3 nanoparticles was carried out. Analysis of FTIR spectra revealed the formation of hydrogen bonds bands around 560cm-1 and 3360cm-1 , between BaTiO3-OH and PHB, confirming the encapsulation of the nanoparticles in the polymeric matrix. Likewise, the XRD patterns of the membranes showed characteristic peaks of BaTiO3 in piezoelectric tetragonal phase (002/200), (012/120) whose intensity increased in direct relation to the variation of BaTiO3. The increase of BaTiO3 concentration in the membranes of the present study, evidenced improvements in the structural, morphological, rheological and piezoelectric properties of the PHB and starch membranes. The values obtained with respect to the piezoelectric coefficient were 14.87pm/V, 41.63pm/V, 62.14pm/V directly related to the increase of BaTiO3 nanoparticles to the polymeric matrix, significantly improving the piezoelectric properties with respect to membranes based only on polyhydroxybutyrate for osteogenesis purposes.
dc.description.tableofcontentsINDICE DEDICATORIA ...................................................................................................... iii AGRADECIMIENTOS............................................................................................. v INDICE................................................................................................................... vi ÍNDICE DE TABLAS............................................................................................ viii ÍNDICE DE FIGURAS............................................................................................ ix RESUMEN ............................................................................................................ xii ABSTRACT.......................................................................................................... xiii I. INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 1 1.1 ANTECEDENTES ...................................................................................... 1 1.2 REALIDAD PROBLEMÁTICA .................................................................... 6 1.3 MARCO TEÓRICO................................................................................... 10 1.4 PROBLEMA ............................................................................................. 19 1.5 HIPÓTESIS.............................................................................................. 19 1.6 OBJETIVOS............................................................................................. 20 1.7 JUSTIFICACIÓN ...................................................................................... 20 II. MATERIAL Y MÉTODOS .............................................................................. 22 2.1 MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS ............................................... 22 2.1.1. Materiales y reactivos........................................................................... 22 2.1.2. Equipos ................................................................................................ 22 2.2 MÉTODOLOGÍA ...................................................................................... 23 2.2.1 Diseño Experimental ............................................................................. 23 2.2.2. Procedimiento experimental................................................................. 23 III. RESULTADOS Y DISCUSION.................................................................... 30 3.1. Síntesis de la membrana ............................................................................ 30 3.2. Espectrofotometría Infrarroja por Transformadas de Fourier (FTIR) .......... 31 3.3. Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) ................................................. 33 3.4. Difracción de rayos X (DRX)...................................................................... 38 3.4. Esfuerzo Máximo y deformación en rotura ................................................. 40 3.5. Microscopía de Fuerza Piezoeléctrica ........................................................ 43 IV. CONCLUSIONES........................................................................................ 48 vii V. RECOMENDACIONES.................................................................................. 49 VI. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................... 50 VII. ANEXOS ..................................................................................................... 65 Anexo I Cuadro de Operacionalización de Variables......................................... 65 Anexo II Diagrama de Proceso.......................................................................... 66 Anexo III Curva de calibración del microscopio de sonda de barrido ................ 67 Anexo IV Calculo de Cristalinidad...................................................................... 68 Anexo V Registro Fotográfico............................................................................ 72
dc.formatapplication/pdf
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14414/21907
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Nacional de Trujillo. Fondo Editorial
dc.publisher.countryPE
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/restrictedAccess
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectTECHNOLOGY::Titanato de Bario (BaTiO3), Polihidroxibutirato (PHB), Almidón, piezoelectricidad, membrana, nanopartícula.
dc.subject.ocdehttps://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.07.00
dc.titleInfluencia de la concentración de nanopartículas de BaTiO3 en membranas de polihidroxibutirato y almidón sobre el coeficiente piezoeléctrico
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis
dc.type.versioninfo:eu-repo/semantics/publishedVersion
renati.advisor.dni18110481
renati.advisor.orcid0000-0002-0215-5175
renati.author.dni70603721
renati.author.dni75836771
renati.discipline531036
renati.jurorDíaz Díaz, Natalia Del Pilar
renati.jurorValderrama Ramos, Isidoro
renati.jurorVega Tang, Modesto Lorenzo
renati.jurorQuezada Álvarez, Merardo Alberto
renati.levelhttp://purl.org/pe-repo/renati/level#bachiller
renati.typehttp://purl.org/pe-repo/renati/type#tesis
thesis.degree.grantorUniversidad Nacional de Trujillo. Facultad de Ingeniería Química
thesis.degree.nameIngeniero Ambiental
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