Doctorado en Ciencia e Ingeniería de Materiales

Hacer comprender al estudiante la fenomenología básica relacionada con los materiales cerámicos, tanto desde la perspectiva de la ciencia como de la ingeniería de éstos; de este modo al término del curso el estudiante poseerá los conocimientos sobre los principios fundamentales que se requieren tanto para el desarrollo de nuevos materiales cerámicos como para la ingeniería de procesos industriales relacionados con el tema.

Este curso trata sobre el desarrollo de nuevos materiales nanoestructurados y de procesos basados en la nanotecnología. Para dimensiones nanométricas aparecen en los materiales una serie de propiedades nuevas que permiten el desarrollo de dispositivos novedosos o la potenciación de ciertas prestaciones de dispositivos clásicos. El curso enfatiza en la comprensión de los principios que rigen la aparición de estas propiedades, así como en los desarrollos industriales que se vislumbran como fruto de la aplicación de estos principios.

Estos cursos corresponden a asignaturas especiales dictadas por uno o más docentes, tanto invitados como de la universidad de concepción, y que tratan temas específicos que son de interés para los alumnos del programa. Dada la gran gama que abarca la problemática de los materiales, no es posible abordar todos los cursos relacionados, por lo que esta alternativa de asignaturas es siempre bien recibida para complementar los conocimientos que el estudiante desea adquirir.

En este curso se da a conocer al estudiante el estado actual de la tecnología de procesado y manufactura de materiales compuestos, así como sus aplicaciones en diversos campos de la ingeniería.

El siguiente plan de estudio: caracterizacion de polimeros, esta diseñado para brindarle al estudiante las herramientas y el conocimiento necesario en la caracterización y análisis de materiales poliméricos. Es importante que además de un conocimiento general en la obtención y propiedades de este tipo de materiales, también se profundice en su caracterización con el fin de ampliar el conocimiento intelectual respecto a esta clase de materiales, ayudar al estudiante que se inicia en el mundo de los polímeros a saber caracterizar este tipo materiales para afianzar sus futuras investigaciones y además mostrarle las técnicas, métodos, normas, etc. ; mas comunes para la caracterización de este tipo de materiales.

En el curso se estudiarán los fundamentos y aplicaciones de la microscopía electrónica en sus modos transmisión (tem) y transmisión/barrido (stem), convencional y de alta resolución (aberración corregida), con el fin de estudiar estructuras cristalinas en materiales. Adicionalmente se abordarán métodos de difracción de electrones para resolver estructuras cristalinas, estudio de defectos estructurales, nanoestructuras. Se abordará el uso de técnicas analíticas tales como eds y eels, así como el uso de holografía con electrones para la medición de potenciales eléctricos y magnéticos en materiales a escala nanométrica. Finalmente, el curso cubrirá experimentos tem in situ, llevados a cabo dentro de la columna del microscopio electrónico de transmisión, particularmente experimentos de calentamiento, criogenia, mecánicos, eléctricos y ópticos. El curso será mayoritariamente teórico; no obstante, se contemplan sesiones experimentales para resolver problemas cristalinos y de interfaces, sección que dependerá de la disponibilidad del microscopio.

Materiales poliméricos en un curso diseñado para brindar al estudiante un entendimiento general de los polímeros desde un punto de vista fisicoquímico. Su contenido esta estructurado en la preparación y obtención de polímeros utilizando distintos métodos de síntesis así como el estudio de las propiedades más características de esta clase de materiales, además, éste suministra los fundamentos necesarios para comprender la transformación y el procesamiento de materiales polímeros y plásticos desde un punto un punto de vista estructural.

El diseño y control del procesamiento de polvos y operación de la formación es imprescindible para la fabricación de la cerámica que tienen propiedades y especificaciones requeridas. Este curso cubre los principios científicos y técnicos de fabricación de productos cerámicos a partir de síntesis de polvos, su caracterización y las operaciones de conformado para producir el producto terminado. Los temas incluyen fundamentos de procesamiento de polvos: métodos tanto convencional y no convencional, formación de forma de cerámicas por diferentes procesos y sus densificación por sinterización, cerámica matriz macro y nano compuestos, revestimientos cerámicos, películas delgadas, cerámica de vidrio, cerca funcionalmente clasificados neto forma a la formación de la cerámica, membranas de cerámica, ruta ingeniería molecular a la fabricación de cerámica, bio-mimética de procesamiento de cerámica, reciclaje de cerámica, procesamientos de la cerámica respetuosos con el medio ambiente también serán abordados.

La asignatura trata las bases fundamentales de los materiales más utilizados a nivel mundial como son los materiales cementicios. Además, el curso aborda las posibilidades de modificaciones de estos materiales para desarrollar alternativas más sustentables. El curso se enmarca en la línea de investigación del programa materiales de alta prestación y tributa a las siguientes competencias. - generar innovaciones tecnológicas en el área de los materiales, particularmente los del tipo cementicio. - evaluar la utilización de nuevos materiales para uso en construcción y otros. - aplicar nuevos materiales en ingeniería.

En ambientes naturales o en aquellos fabricados por el hombre, la corrosión se presenta cuando los metales puros y/o sus aleaciones sufren un cambio desde su estado inicial hacia una forma ionizada. En este contexto, la corrosión es un proceso electroquímico que consiste de una reacción de una reacción anódica que involucra la oxidación del metal (reacción de corrosión), y una reacción catódica basado en la reducción de las especies químicas involucradas. Estas reacciones pueden ser influenciadas por actividades microbianas especialmente cuando los organismos se encuentran en estrecho contacto con la superficie del metal formando lo que se conoce como biofilm o biopelícula. El deterioro metálico resultante se conoce como biocorrosión o corrosión influenciada microbiológicamente (mic). La biocorrosión es una de las formas de corrosión que actualmente a incrementado los gastos asociados al deterioro de materiales y afecta considerablemente la industria naval, aérea, minera y de construcción. Es por ello que se debe seguir profundizando en todas sus causas y métodos preventivos y correctivo, con el fin de poder generar tecnología que ayuden a mitigar este fenómeno.

El empleo de acero con concreto para formar materiales compuestos, ha sido uno de los hechos más importantes de la tecnología de la construcción. Sin embargo, por diferentes circunstancias, muchas estructuras han venido presentando problemas graves de corrosión de la armadura lo cual ha inducido a pérdidas económicas cuantiosas, sobre todo cuando se realizan reparaciones inadecuadas por no diagnosticar adecuadamente el/los tipos de corrosión que se presentan. Es por ello que se debe seguir profundizando en todas las causas y métodos preventivos y correctivos de la corrosión en concreto. Al termino de la asignatura los participantes estarán en condiciones de evaluar, diagnosticar y controlar los fenómenos de corrosión en concreto armado, particularmente en puentes, lo que los habilita para efectuar investigación tecnológica en el área.

La espectroscopia es una de las áreas que se ubica en la elucidación, cuantificación y caracterización de diversos tipos de materiales, los cuales pueden ser moleculares, sistemas atómicos o periódicos. Por tanto, es importante para ciencias de materiales y se considera una herramienta complementaria de las clásicas existentes usadas para la caracterización de materiales. La asignatura brinda al estudiante las herramientas para poder entender como los fenómenos ondulatorios y mecánico cuánticos de la radiación electromagnética interaccionan con la materia en diferentes escalas, teniendo en cuenta los cambios de intensidad, frecuencia o fase; y de esta manera poder relacionar fenómenos como reflexión, difracción, absorción, dispersión y reflexión a un caso particular de técnica y sus usos específicos en la caracterización de materiales. Al finalizar la asignatura, los alumnos estarán en condiciones de escoger y discriminar técnicas específicas para caracterizar materiales tales que les permitan una mejor comprensión de su fenomerología.

La corrosión es la causa más frecuente de deterioro que sufren los materiales y sus aleaciones, la gran mayoría de las construcciones, estructuras y piezas metálicas se encuentran expuestas al medio ambiente. En estas condiciones ocurren reacciones químicas y electroquímicas que producen un ataque acelerado y destructivo del material provocando en algunos casos pérdida en sus propiedades mecánicas que con el tiempo se traduce en la disminución de la vida útil del metal. Uno de los medios más comunes para la protección de los metales contra la corrosión son los recubrimientos para pinturas las cuales usan aditivos anticorrosivos los que pueden aportar tanta protección anódica, catódica, mixto o efecto barrero. En la presente asignatura se darán los aspectos teóricos relacionados con el efecto de la corrosión metálica en todos sus aspectos. Se abordará el sistema de protección mediante pintado y se caracterizará la corrosión en dichos sistemas. Además, se abordará la corrosión localizada y generalizada desde la microestructura del material, considerando aspectos metalúrgicos. La asignatura se centra en la corrosión y los posibles problemas causados por la corrosión. Proporciona una revisión básica pero completa de las causas de la corrosión y los métodos por los cuales pueden ser identificados, vigilados y controlados. La participación activa se fomenta a través de experimentos prácticos y estudios de casos, así como un formato de debate abierto. Además de abordará la protección de materiales frente a la corrosión en especial el uso de pintura y la caracterización de sustratos protegidos con pinturas por medio de mediciones experimentales in situ. La asignatura tiene como objetivo según el perfil de egreso del programa el de analizar, identificar, generar, evaluar y proponer innovaciones tecnológicas en el área del deterioro y corrosión de materiales. La asignatura está dirigido a estudiantes de postgrado relacionados con la temática de la asignatura.

Curso teórico-práctico dedicado al estudio y entendimiento tanto de las tecnologías fotovoltaicas como del rol de los materiales semiconductores involucrados en ellas. Durante el desarrollo del curso se presentan los avances y desafíos de los distintos dispositivos fotovoltaicos, tanto los presentes en el mercado como los en desarrollo. Posteriormente el curso se enfoca en la definición, producción y caracterización de los materiales semiconductores y cómo estos parámetros afectan a la eficiencia y costos de los dispositivos fv. El curso finalizará con talleres prácticos de síntesis y caracterización de materiales semiconductores, así como caracterización fotovoltaica de dispositivos solares.

En los últimos años se ha incrementado considerablemente la investigación interdisciplinaria en materiales y más aun con los avances en nanotecnología, por tanto, urge contar con herramientas de última generación para estar a la vanguardia en este campo y en otros relacionados. Actualmente a lo largo y ancho del país números grupos de investigación reúnen esfuerzos para poder avanzar en el diseño de nuevos materiales, con el fin de darle valor agregado a nuestros recursos explotados y estar a la vanguardia en el desarrollo de nuevas aplicaciones con nuevos materiales. Sin embargo, se deben contar capacidades para correlacionar las propiedades macroscópicas del material con su estructura atómica o molecular. Lo que permitiría mejorar los procesos de protección, resistencia a la corrosión y fallas de materiales, adhesión de biopelículas entre otras, optimizando sus propiedades mecánicas y la selección de materias primas. La capacidad de caracterizar cuantitativamente y optimizar propiedades mecánicas y tribológicas a nanoescala ha permitido avances revolucionarios en el desarrollo de materiales. El amplio conjunto de técnicas de caracterización en la nanoescala, proporciona soluciones a medida para sus desafíos de materiales específicos, acelerando la comprensión y optimización del comportamiento del material en aplicaciones que van desde películas duras ultradelgadas hasta tejidos biológicos blandos. Caracterizaciones que pueden ser usadas en polímeros, metales y aleaciones, materiales compuestos, cerámicos, biomateriales, materiales funcionales y nanomateriales, entre otros.

En este curso se da a conocer al estudiante el estado actual, tendencia y proyección del campo de los biomateriales y manufactura de estos, así como de sus aplicaciones en diversos campos de la medicina.

Esta asignatura entrega al alumno conocimientos avanzados sobre las transformaciones de fases y termofluencia. Una vez conocidos los fundamentos que rigen las transformaciones de fases inducidas por termofluencia, es posible controlarlas mediante modelos matemáticos, con el fin de desarrollar nuevas aleaciones metálicas autosanables por precipitación de fases.

La nanociencia y la nanotecnología a marcado en la última década uno de los campos con más interés en el desarrollo de nuevos productos y dispositivos. Desde su inicio, el cual represento un reto para científicos de todo el mundo, en lograr manipular la materia a baja escala para aprovechar sus nuevas propiedades emergentes, no se ha detenido hasta la actualidad, la búsqueda de nuevas aplicaciones en el área de la biología y medicina que permitan, crear nuevas drogas, dispositivos de liberación controlada, nanomáquinas biomiméticas, nuevos target y tratamiento de enfermedades, bases para pilares de claytronic y unidades de catoms, que hacen unos pocos años solo parecían ser parte de películas de ciencia ficción. ¿dónde están posicionados actualmente los nanomateriales?, ¿cuál es el enfoque de las investigaciones?, ¿qué se proyecta en relación de las aplicaciones biomédicas de estos materiales?, o será que, debido a la falta de regulaciones existentes, los avances van a la vanguardia sin tomar los efectos adversos de estas nuevas tecnologías proyectados en el tiempo? ¿serán los nanomateriales el asbesto del siglo 21?, o ¿sin duda representa una oportunidad de innovación y desarrollo disruptivos en el ámbito de la medicina en especial el diagnóstico y control del cáncer?. Este curso tiene la respuesta a algunas de estas preguntas, y ayudara a dar una visión general de que es, como se aplica, mitos y verdades, y el futuro de la nanotecnología en el diagnostico y control del cáncer.

El estudiante desarrolla las competencias y comprensión de los conceptos básicos de la disciplina de tribología, sus aplicaciones y su importancia a nivel industrial, con énfasis en las propiedades superficiales, la mecánica de contacto, el roce entre componentes en movimiento relativo y la lubricación y sus tipos. La asignatura proporciona las herramientas al estudiante para que se interese en la disciplina y adquiera una herramienta complementaria a su formación profesional. La asignatura está dirigida a estudiantes doctorado de ingeniería de materiales y alumnos de pregrado de ingeniería civil de materiales.

Curso orientado a comprender las técnicas básicas y necesarias para caracterizar electrodos porosos utilizados en celdas de combustibles de óxido sólido. Además de identificar y aplicar modelación computacional a sistemas electroquímicos, como celdas combustibles y electrolizadores de alta temperatura, con el objetivo de mejorar el entendimiento de los procesos multi-físicos.

Asignatura dedicada a profundizar los fundamentos termodinámicos, electroquímicos, cinéticos, térmicos y acondicionamiento eléctrico de las celdas de combustibles, además de las tecnologías actualmente utilizadas y su directa aplicación en el mercado del hidrógeno verde que se está desarrollando a nivel nacional y global.

Asignatura teórica sobre los principios generales que guían el trabajo científico para la formulación de estudios con enfoque clínico en biomateriales, sus metodologías y consideraciones bioéticas. Entrega al estudiante los fundamentos básicos para la búsqueda, manejo y análisis crítico de la literatura científica, su interpretación y posterior aplicación para la construcción de una propuesta científica con enfoque clínico en el ámbito de los biomateriales.