Área 5: Síntesis, procesado y escalado de materiales funcionales avanzados (SPE)

Descripción del área

Esta área se basa en el diseño, síntesis, procesado y escalado de nuevos materiales funcionales para distintas aplicaciones (energía y medio ambiente, biomedicina, electrónica, comunicación e información).

Coordinador

Vice - coordinador

DESCRIPTOR: La investigación en esta línea está centrada en las etapas de diseño y síntesis de las unidades constituyentes de materiales funcionales atendiendo a los requisitos de su(s) propiedad(es) finales. La química orgánica ofrece infinitas posibilidades en este campo utilizando estrategias de química covalente, así como de química supramolecular. Estas estrategias se han venido explotando de forma eficiente para el desarrollo de nuevas moléculas y macromoléculas con propiedades definidas.
 
ACTIVIDAD PREVIA EN LA LÍNEA:
  • Sistemas conjugados con aplicaciones en ONL y celdas solares de tercera generación (sensibilizadas por colorantes (DSSC) y celdas solares orgánicas) y su implementación en dispositivos fotovoltaicos.
  • Aplicación de cálculos teóricos (a distintos niveles) para el diseño de moléculas y predicción de propiedades.
  • Moléculas funcionales autoorganizables. Control del orden molecular a través de fases cristal líquido. Cristales líquidos supramoleculares. Interacciones no covalentes como soporte del orden molecular.
  • Desarrollo de polímeros cristal líquido y copolímeros bloque fotoactivos con control de sus propiedades térmicas y mecánicas.
  • Desarrollo de dendrímeros como herramienta estructural para obtener organizaciones supramoleculares o supermoleculares capaces de realizar funciones activas en dos campos de aplicación: Materiales Avanzados y Biomedicina.
DESCRIPTOR: La investigación en esta línea está enfocada al procesado de materiales funcionales avanzados desde la escala nano a la micro con aplicaciones en campos tan dispares como la biomedicina, energía o la electrónica.
 
ACTIVIDAD PREVIA EN LA LÍNEA:
  • Fabricación de ensamblajes moleculares y nanomateriales mediante técnicas “bottom-up” (Langmuir-Blodgett, Self-Assembly y Electrografting).
  • Ensamblados híbridos de DNA/vesículas lipídicas con respuesta a estímulos físicos y químicos.
  • Formación interfacial de nanodominios de redes metal-orgánicas (MOFs) 2D
  • Construcción de redes orgánicas y metal orgánicas bidimensionales mediante autoensamblado.
  • Sensado de gases y vapores orgánicos volátiles mediante nanopartículas de materiales metalorgánicos porosos (MOFs)
  • Fabricación de electrodos nanoestructurados para procesos (foto)- electroquímicos.
  • Construcción de biosensores mediante tecnología de nanoporos.
  • Grabación holográfica en copolímeros bloque sensibles a la luz
  • Fotoorientación de cristales líquidos. Aplicaciones en nanolitografía
  • Puesta a punto de técnicas avanzadas de manufacturación.
  • Procesado de polímeros en fibras mediante la técnica de electrospinning
  • Modificación química de superficies en producto acabado. Hidrofilia/hidrofobia.

DESCRIPTOR: Diseño, procesamiento y caracterización de nuevos materiales para aplicaciones estructurales y funcionales (energía, medioambiente, ingeniería biomédica, fotónica y óptica)..

ACTIVIDAD PREVIA EN LA LÍNEA:
  • Generación de cerámicas microestructuradas mediante solidificación direccional/superficial de eutécticos para mejora de propiedades mecánicas y termo-mecánicas, modificación de propiedades ópticas (transparencia, metamateriales, emisores selectivos), conductoras, biocerámicas o electroquímicas.
  • Se ha patentado la técnica llamada de horno láser en la que se pueden tratar con láser piezas cerámicas y de vidrio en el interior de un horno, reduciendo las tensiones térmicas generadas en el proceso. Se ha aplicado al procesado de materiales cerámicos y vidrios por fusión direccional.
  • Modificación de superficies con tratamientos láser con láseres pulsados (fusión, ablación), obteniendo micro y nanoestructuras superficiales para dotarlas de nuevas funcionalidades como hidrofobicidad, superficies autolimpiables, pulido, baja fricción, control de la corrosión, aleado, incorporación de dopantes en atmósfera controlada, mecanizado, micro/nanopatterning o propiedades antibacterianas, entre otras.
  • Integración de tecnologías láser en procesos industriales más respetuosos con el medio ambiente, de bajo consumo energético y alta eficiencia.
  • Microestructuración, mecanizado y marcaje de polímeros y materiales blandos: laser interference patterning, tallado de lentes intraoculares.
  • Síntesis, Procesado y Escalado de Materiales Funcionales Avanzados. Síntesis de nanoparticulas core@shell por LA-PLA (ablación con láser pulsado en medio líquido) de barrido. Fabricación de soluciones coloidales estables de nanopartículas multi-modales a partir de la ablación láser de blancos de composición controlada.
  • Desarrollo de técnicas de limpieza superficial de materiales mediante ablación láser para aplicación en el campo de la conservación del Patrimonio Cultural.

DESCRIPTOR: La línea de investigación está centrada en la producción en continuo y a gran escala de nanomateriales funcionales utilizando principalmente reacciones de química húmeda en reactores microfluídicos continuos y también mediante pirolisis de precursores gaseosos. El objetivo de la línea es dar un primer paso en una potencial traslación industrial a los desarrollos del INMA así como solventar la polidispersidad y la discontinuidad lote a lote características de las síntesis tradicionales discontinuas.

ACTIVIDAD PREVIA EN LA LÍNEA:
  • Desarrollo de un sistema automatizado de síntesis de nanopartículas mediante la pirólisis inducida por láser de precursores químicos en fase gas y/o aerosoles.
  • Desarrollo de diversas plataformas y sistemas auxiliares de síntesis, a partir de precursores químicos en fase líquida usando reactores microfluídicos.
  • Diseño y fabricación de reactores y micromezcladores microfluídicos ad hoc.
  • Se cuenta además con la Unidad de Síntesis de Nanopartículas que es una de las Unidades que forman la Plataforma Producción de Biomateriales y Nanopartículas del CIBER-BBN que ofrece el servicio de síntesis a la comunidad científica. Se produce una variada gama de nanomateriales inorgánicos, materiales poliméricos y/o nanocomposites híbridos con porosidad, microestructura y propiedades magnéticas, ópticas y/o superficiales controladas.
Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón