El presente proyecto consiste en la implementación, con el programa FlexPDE, de tres modelos de fenómenos eléctricos y electrocinéticos simplificados, para su análisis por el método del elemento finito. El primer modelo trata la estabilidad de dos partículas esféricas suspendidas en un electrolito, dentro de un capilar con paredes eléctricamente cargadas. El segundo modelo estudia el flujo electroosmótico a través de un capilar cargado cuando contiene un electrolito y se aplica un campo eléctrico externo. El tercer modelo trata el movimiento electroforético de una partícula en un electrolito tras la aplicación de un campo eléctrico externo. Este último se modificará para estudiar el fenómeno electroforético dentro de un capilar cargado. Tras la implementación exitosa en el programa, se modificarán los parámetros de los modelos buscando las condiciones que determinen los puntos óptimos de operación de cada modelo o los "puntos de quiebra", esto es, donde se pueda determinar: a) Repulsión suficiente entre dos partículas suspendidas dentro de un capilar y entre éstas y las paredes del capilar, manteniéndose la doble capa eléctrica de todos los componentes con un tamaño mínimo b) El cambio en la dirección de flujo electroosmótico de un electrolito a través de un capilar con paredes cargadas. c) El cambio en la dirección del movimiento electroforético de una partícula a través de un capilar cargado y la movilidad electroforética máxima de la misma Dichos modelos, junto con el conjunto de condiciones óptimas de operación o de "punto de quiebra", servirán para establecer las bases de un trabajo posterior que pretende estudiar los fenómenos electrocinéticos participantes en una ruta experimental novedosa desarrollada en 2010 (en la Universidad de Saarland, Alemania) por uno de los autores de la presente propuesta. Con dicha ruta se lograron fabricar membranas cerámicas con morfología de poro avanzada, mediante la impregnación electroforética de una plantilla polimérica con nanopartículas cerámicas. El trabajo ahora propuesto explotará la licencia recién adquirida del programa FlexPDE, y permitirá iniciar una nueva línea de investigación de electroquímica y corrosión teóricas en nuestras instalaciones del Polo Universitario de Tecnología Avanzada (PUNTA), en Apodaca, Nuevo León. Adicionalmente, permitirá el desarrollo de la tesis de licenciatura de la estudiante Blanca Alicia Guardado (Ingeniería Química, Universidad Autónoma de Sinaloa), quien actualmente se encuentra de estancia en PUNTA-UNAM, apoyada con una beca de ayudante SNI 3 del Dr. Juan Genescá.

El proyecto propuesto permitirá comprender mejor la aportación individual de los fenómenos electrocinéticos de depósito electroforético y flujo electroosmótico en el proceso de impregnación electroforética de plantillas poliméricas con nanopartículas cerámicas. Se establecerá un punto de partida para un trabajo posterior que permita analizar y evaluar la viabilidad de impregnación de dichas plantillas bajo condiciones “restringidas”, es decir, que permita la determinación de los parámetros experimentales para una impregnación exitosa. En el largo plazo, se espera lograr un respaldo más fundamental de las técnicas de procesamiento de materiales por vía húmeda asistidas por campo eléctrico (como depósito electroforético e impregnación electroforética), ya que suelen implementarse de manera muy empírica en el laboratorio debido al desconocimiento ya sea de las herramientas fundamentales de electroquímica, o de las herramientas de procesamiento de nanomateriales. Desde el punto de vista institucional, se promoverá y apoyará el desarrollo colaborativo de las líneas de electroquímica y procesamiento de nanomateriales en PUNTA-UNAM, y se establecerán los cimientos de una nueva línea de investigación en modelado de fenómenos electroquímicos y de corrosión que el Dr. Juan Genescá busca implementar aquí, considerando que no contamos todavía con instalaciones de laboratorios. En relación a la formación de recursos humanos, se desarrollará la tesis de la estudiante Blanca Alicia Guardado Villegas, de la carrera de Ingeniería Química en la Universidad Autónoma de Sinaloa, Facultad de Ciencias Químico Biológicas. La estudiante en cuestión aprenderá el manejo de un software comercial para el modelado de sistemas por el método del elemento finito, aprenderá los principios de dicho método y la estructuración y resolución de problemas eléctricos y de transporte. Actualmente ella está efectuando una estancia en PUNTA-UNAM apoyada económicamente por una beca de ayudante de SNI 3 del Dr. Juan Genescá. El conocimiento general adquirido tras el desarrollo del proyecto fortalecerá las líneas de investigación actuales en PUNTA-UNAM y generará material suficiente para la impartición de cursos avanzados sobre fenómenos electrocinéticos y método del elemento finito.