ICC3170 Nanotecnologia aplicada a la industria de la construccion-V5-11

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CURSO : NANOTECNOLOGÍA APLICADA A LA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN 
TRADUCCIÓN : NANOTECHNOLOGY APPLIED TO THE CONSTRUCTION INDUSTRY 
SIGLA : ICC 3170 
CREDITOS : 5 UC / 3 SCT 
MÓDULOS DOCENTES: 02 de catedra más 1 ayudantía 
REQUISITOS : ICC 2104 Tecnología de Materiales de Ingeniería Civil 
RESTRICCIONES : (O) Nivel de postgrado 
EQUIVALENCIAS : No aplica 
CARÁCTER : Optativo 
TIPO DE CURSO : Cátedra y ayudantía 
CALIFICACIÓN : Estándar (Nota) 
DISCIPLINA : Ingeniería 
PROFESOR : Marcelo González H. 
VACANTES : 20 
SEMESTRE EN QUE SE DICTA: Segundo (tercer bimestre) 
 
 
I. DESCRIPCIÓN 
 
El curso busca profundizar en los fundamentos de la nanotecnología y las potenciales aplicaciones asociadas a la 
industria de la construcción. Se estudiarán los principios que gobierna el fenómeno a nanoescala, las propiedades de 
los nanomateriales, procesos de nanofabricación, técnicas de nanocaracterización y también se proporcionará 
fundamentos de nanomodelación. Se estudiarán nanomateriales disponibles en el mercado que presentan un mayor 
potencial de aplicación en la industria de la construcción y sus posibles impactos. Se analizará algunos casos de 
estudio. 
 
II. OBJETIVO GENERAL 
 
El objetivo general del curso es comprender los fundamentos que controlan el revolucionario fenómeno a nanoescala 
y visualizar potenciales impactos de los nanomateriales en la industria de la construcción. 
 
Los objetivos específicos del curso corresponden a: 
 
• Analizar las propiedades de los nanomateriales y su comportamiento 
• Examinar la influencia de los nanomateriales en la estructura interna de la materia 
• Aplicar las principales técnicas para caracterizar los nanomateriales 
• Comprender y profundizar en los fundamentos de la nanomodelación 
• Discutir las características de los principales nanomateriales y sus potenciales aplicaciones en la industria de la 
construcción 
 
III. CONTENIDOS 
 
1. Antecedentes Generales 
1.1 Introducción a la nanotecnología. Definición de nanomateriales 
1.2 Nanotecnología: Desafíos futuros y potenciales desarrollos (Visión de Norteamérica y Europa) 
1.3 Repaso de técnicas de nanocaracterización (SEM, EDAX, TEM, AFM y Xray) 
 
2. Estructura de los Materiales de Ingeniería 
2.1 Clases de materiales, estructura interna y propiedades 
2.2 El concepto de la mecánica cuántica 
 
3. Técnicas de nanomodelación 
3.1 El Potencial de Lennard-Jones 
3.2 Fundamentos de la simulación dinámica 
3.3 Simulación dinámica utilizando LAMMPS 
 
2 
 
3.4 Ejemplos de nanomodelación 
 
4. Tipos de nanomateriales y aplicaciones en los materiales de construcción 
 
4.1 Nanosilica 
4.2 Nanofibras/Nanotubos de Carbón 
4.3 Nano Dióxido de Titanio (Nano TiO2) 
4.4 Nanolotus leaf 
4.5 Nanocelulosa 
4.6 Aplicaciones de nanomateriales en asfalto 
4.7 Aplicaciones de nanomateriales en acero 
4.8 Aplicaciones de nanomateriales en “sefl-sensing” and “self-healing” 
4.9 Otros 
 
IV. METODOLOGÍA 
 
• Clases expositivas y participativas para discusión en torno a tópicos descritos anteriormente. 
• Tareas personales para profundizar ciertos aspectos o conceptos del curso. 
• Realización de controles para evaluar el aprendizaje de los estudiantes. 
• Trabajo de investigación en torno a aplicaciones de nanomateriales. El trabajo de investigación puede ser 
de aplicación práctica o de revisión bibliográfica. 
 
V. EVALUACIÓN 
 
• Controles escritos 40% 
• Tareas 30% 
• Trabajo de investigación 30% 
 
 
VI. BIBLIOGRAFIA 
 
MINIMA 
 
Ashby, M. F., Schodek, D. L., & Ferreira, P. (2009). Nanomaterials, nanotechnologies and design: An 
introduction for engineers and architects. Butterworth-Heinemann. 
Gopalakrishnan, K., Birgisson, B., & Taylor, P. (2011). Nanotechnology in civil infrastructure: A paradigm shift. 
Springer. 
Md. Safiuddin, Marcelo Gonzalez, Jingwen Cao and Susan Tighe. State-of-the-art report on use of nano-materials 
in concrete. The International Journal of Pavement Engineering, No. GPAV-2013-0206, (2013). 
Gonzalez Marcelo. Nanotechnology Applied in the Design of the Next Generation of Canadian Concrete 
Pavement Surfaces. PhD thesis. November (2014). University of Waterloo, Ontario, Canada. 
Sobolev, K. and Shah, S. Nanotechnology in Construction. Proceeding of the Fifth International Symposium on 
Nanotechnology in Construction (NICOM5). USA, May 24 to May 26, (2015). 
Journals de Investigación 
• Revista Ingeniería de Construcción 
• American Concrete Institute (ACI) Materials and Structural Journals 
• Concrete International: Design and Construction 
• RILEM: Materials and Structures 
• Cement and Concrete Research 
• Cement and Concrete Composites 
• Construction and Building Materials 
• Transportation Research Record 
COMPLEMENTARIA 
 
Grove, J., Vanikar, S., & Crawford, G. (2010). Nanotechnology: New Tools to Address Old Problems. 
Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 2141(1), 47-51. 
 
3 
 
Persons, T. M., Droitcour, J. A., Larson, E. M., Armes, M. W., Ettaro, L. R., Farah, P. G., Ryen, T. S. 
Nanomanufacturing: Emergence and implications for US competitiveness, the environment, and human health. 
USA, (2014). 
Gonzalez Marcelo, Lima A., Tighe S. Nanoconcrete for Rigid Pavements: Abrasion Response and Impact on 
Friction. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, No. 2369, pp. 87-94, 
(2014). 
LAMMPS Molecular Dynamics Simulator. Sitio web: http://lammps.sandia.gov/ 
The National Nanotechnology Initiative USA. Sitio web: http://www.nano.gov/ 
European initiative for sustainable development by Nanotechnologies. Sitio web: http://www.nanofutures.eu/