Conversión de fibra de carbono en plasma asistido por microondas (MAP)
ResumenEl calentamiento promovido por microondas puede acelerar con éxito una reacción y reducir la formación de subproductos. También es ventajoso para la síntesis orgánica porque puede mejorar el rendimiento de la reacción y abre posibilidades para el desarrollo de nuevos tipos de reacciones. La química asistida por microondas también se considera “química sostenible”. En este estudio se investiga el efecto del calentamiento por microondas en la reacción de curado de la resina de fenol-formaldehído. La resina de fenol-formaldehído es un material que absorbe eficazmente las microondas. Se ha descubierto que el calentamiento por microondas acelera la reacción de curado de la resina de fenol-formaldehído. Basándose en la calorimetría diferencial de barrido (DSC), se descubrió que los mecanismos de curado por calentamiento externo tradicional y por calentamiento promovido por microondas eran diferentes. El perfil DSC observado mostró un aumento de la selectividad de la reacción de curado por calentamiento de microondas, diferente de la reacción de curado por calentamiento externo tradicional. Los resultados observados pueden explicarse por la permitividad relativa y la tangente de pérdida dieléctrica de cada componente de la resina de fenol-formaldehído.Resumen gráfico
Arcilla polimérica en el microondas.
donde Qrec_cer es la cantidad de calor recibida por la capa cerámica del panel protector, Q1 es la cantidad de calor producida por la interacción entre los haces de microondas incidentes y la capa cerámica del panel protector, Q2 es la cantidad de calor irradiada desde la muestra a calentar, y Q3 es la cantidad de calor producida por la interacción entre los haces de microondas reflejados y la capa cerámica del panel protector. El polímero no absorbe las microondas, por lo que las cantidades energéticas E1 y E3 se refieren a la capa cerámica y no afectan a la parte polimérica del composite.
Qrec_polym=Q4(2)En la ecuación (2) Qrec_polym es la cantidad de calor que recibe la capa de polímero del panel compuesto, y Q4 es el calor que se transfiere por conducción desde la capa cerámica a la capa de polímero del panel protector compuesto.Q1 y Q3 tienen una estructura similar, aunque las diferencias entre la energía transferida son elevadas. E1 es el haz de microondas incidente y depende de la energía de entrada por el magnetrón. Q3 es la energía reflejada, es decir, la cantidad de energía reflejada por la pieza sometida a calentamiento y por las paredes de la cámara de calentamiento. Q3 se mide en torno al 15-25% de la energía incidente. Q4 es la cantidad de calor transferida, por conducción, desde la capa cerámica al soporte polimérico, y depende de la cantidad Qrec_cer de calor producida por E1 + E2 + E3 dentro de la capa cerámica.Para tener un análisis adecuado del calor que fluye desde la capa cerámica al polímero se ha considerado que todo el espesor está compuesto por 6 elementos de 2 mm. La razón es que tras el inicio del calentamiento por conducción el polímero ya no es totalmente transparente y experimenta un desarrollo de calor debido a la interacción con el haz de microondas incidente. El primer elemento del soporte polimérico, en contacto directo con la capa cerámica y que contiene RT o polvo de arena debido a la técnica de elaboración alcanza después de ∆θ tiempo una temperatura de:Tx,=∆θc-ρ-qδx+kRTR-Txδx2+Tx(3)
Materiales poliméricos
Las microondas forman parte del espectro electromagnético en la gama de frecuencias comprendida entre la región de la radio y la de los infrarrojos. Se han reservado dos frecuencias para su uso exclusivo en el calentamiento por microondas: 915 MHz y 2450 MHz.
El calentamiento por microondas es un método que ofrece una técnica de calentamiento que no requiere ni conducción ni convección. Las microondas generan calor dentro de los alimentos elevando rápidamente la temperatura hasta el punto deseado. Se utilizan tubos osciladores especiales llamados magnetrones y keltron, que generan las microondas. Estos dispositivos convierten la energía eléctrica de baja frecuencia en cientos y miles de megaciclos. La energía electromagnética a frecuencia de microondas se conduce a través de un tubo coaxial o guía de ondas en un punto de uso. Las microondas se canalizan a lo largo de la guía de ondas y, a continuación, un agitador o paleta las distribuye uniformemente en la cavidad. Una vez que están dentro de la cavidad, pueden ocurrir tres cosas con las microondas, es decir, reflexión, transmisión y absorción.
La cinética de inactivación microbiana de las microondas es esencialmente la misma que la del tratamiento térmico convencional. Aunque se han propuesto hasta cuatro efectos distintos: el calentamiento selectivo de los microorganismos, la electroporación, la ruptura de la membrana celular y la lisis celular debida al acoplamiento de la energía electromagnética son los más significativos. También se ha sugerido que la carga de microorganismos puede reducirse en mayor medida mediante el tratamiento con microondas.
Desarrollo de un fotopolímero imprimible en 3D para RF
El calentamiento por microondas está demostrando ser una técnica valiosa en la química preparatoria. Con un moderno aparato científico de microondas es posible acceder a temperaturas elevadas de forma fácil, segura y reproducible. Mediante el calentamiento por microondas, a menudo se pueden reducir los tiempos de reacción, aumentar el rendimiento de los productos y mejorar la pureza en comparación con los métodos de calentamiento convencionales. El origen de los aumentos de velocidad observados ha sido un tema de considerable debate a lo largo de los años. Sin embargo, ahora se acepta que el calentamiento por microondas es sólo eso: calentamiento. Además de ofrecer una visión general de los conceptos físico-químicos que subyacen al calentamiento por microondas, este capítulo explora los principios clave de la química orgánica asistida por microondas en el contexto de determinadas clases de reacciones. El capítulo trata temas como la catálisis de metales, las reacciones de cicloadición y condensación, el uso de gases como reactivos, la química combinatoria y el escalado de reacciones.
La irradiación de microondas ha suscitado un rápido y creciente interés en el campo de la ciencia de los polímeros como método de calentamiento alternativo para la síntesis y modificación de polímeros, principalmente por sus evidentes ventajas sobre los métodos de calentamiento convencionales, ya que el calentamiento es sin contacto, instantáneo y rápido, y altamente específico. En las últimas tres décadas se han desarrollado muchos tipos diferentes de polimerizaciones asistidas por microondas, como diversas polimerizaciones de radicales libres asistidas por microondas, polimerizaciones de crecimiento por pasos y polimerizaciones de apertura en anillo, que normalmente mostraron tasas de polimerización dramáticamente aceleradas en comparación con las realizadas bajo condiciones de calentamiento convencionales. En este capítulo, ofrecemos una visión detallada de las polimerizaciones convencionales de radicales libres asistidas por microondas y sus aplicaciones para la preparación rápida y eficiente de una amplia gama de materiales poliméricos. Se presenta el progreso de las polimerizaciones convencionales de radicales libres asistidas por microondas tanto homogéneas (es decir, polimerización en masa y polimerización en solución) como heterogéneas (incluyendo la polimerización en suspensión, la polimerización en emulsión, la polimerización en dispersión, la polimerización en precipitación y algunas otras polimerizaciones heterogéneas). Además, se discuten algunas cuestiones y perspectivas importantes en esta área de investigación.