Geometrical characterization of undisturbed soil samples using X-ray computed tomography image analysis. Effect of soil management on soil structure

El estudio de la estructura del suelo es de vital importancia en diferentes campos de la ciencia y la tecnología. La estructura del suelo controla procesos físicos y biológicos importantes en los sistemas suelo-planta-microorganismos. Estos procesos están dominados por la geometría de la estructura del suelo, y una caracterización cuantitativa de la heterogeneidad de la geometría del espacio poroso es beneficiosa para la predicción de propiedades físicas del suelo. La tecnología de la tomografía computerizada de rayos-X (CT) nos permite obtener imágenes digitales tridimensionales del interior de una muestra de suelo, proporcionando información de la geometría de los poros del suelo y permitiendo el estudio de los poros sin destruir las muestras. Las técnicas de la geometría fractal y de la morfología matemática se han propuesto como una poderosa herramienta para analizar y cuantificar características geométricas. Las dimensiones fractales del espacio poroso, de la interfaz poro-sólido y de la distribución de tamaños de poros son indicadores de la complejidad de la estructura del suelo. Los funcionales de Minkowski y las funciones morfológicas proporcionan medios para medir características geométricas fundamentales de los objetos geométricos tridimensionales. Esto es, volumen, superficie, curvatura media de la superficie y conectividad. Las características del suelo como la distribución de tamaños de poros, el volumen del espacio poroso o la superficie poro-solido pueden ser alteradas por diferentes practicas de manejo de suelo. En este trabajo analizamos imágenes tomográficas de muestras de suelo de dos zonas cercanas con practicas de manejo diferentes. Obtenemos un conjunto de medidas geométricas, para evaluar y cuantificar posibles diferencias que el laboreo pueda haber causado en el suelo. ABSTRACT The study of soil structure is of vital importance in different fields of science and technology. Soil structure controls important physical and biological processes in soil-plant-microbial systems. Those processes are dominated by the geometry of soil pore structure, and a quantitative characterization of the spatial heterogeneity of the pore space geometry is beneficial for prediction of soil physical properties. The technology of X-ray computed tomography (CT) allows us to obtain three-dimensional digital images of the inside of a soil sample providing information on soil pore geometry and enabling the study of the pores without disturbing the samples. Fractal geometry and mathematical morphological techniques have been proposed as powerful tools to analyze and quantify geometrical features. Fractal dimensions of pore space, pore-solid interface and pore size distribution are indicators of soil structure complexity. Minkowski functionals and morphological functions provide means to measure fundamental geometrical features of three-dimensional geometrical objects, that is, volume, boundary surface, mean boundary surface curvature, and connectivity. Soil features such as pore-size distribution, pore space volume or pore-solid surface can be altered by different soil management practices. In this work we analyze CT images of soil samples from two nearby areas with contrasting management practices. We performed a set of geometrical measures, some of them from mathematical morphology, to assess and quantify any possible difference that tillage may have caused on the soil.

Identificación de minerales mediante difracción de rayos X utilizando bases de datos online de libre acceso

El artículo proporciona una metodología sencilla para la identificación de minerales mediante la técnica de difracción de rayos X de polvo utilizando bases de datos mineralógicos de libre acceso y online. Las bases de datos utilizadas son la base de datos mineralógicas webmineral y la base de datos de estructuras cristalinas de la American Mineralogist Crystal Structure Database, AMS. En el presente trabajo se han elaborado 3 actividades resueltas de estudios reales y en orden creciente de dificultad. Se ha pretendido hacer hincapié en puntos donde el profesor puede interactuar con el alumno y promover la capacidad de análisis, síntesis y razonamiento crítico del alumno ante un problema de investigación en geología. Finalmente se ha elaborado un Anexo donde se recogen recomendaciones para que el profesor desarrolle sus propias actividades.

Espectroscopía de emisión de rayos x. Aplicación a la caracterización de materiales.

La idea principal del proyecto abarca el estudio de parámetros y fenómenos físicos. Los avances logrados se aplicarán al desarrollo de software y metodologías para cuantificación de materiales mediante microanálisis con sonda de electrones y microscopía electrónica de barrido. El microanálisis no es una técnica absoluta, sino que requiere de estándares de referencia, para obviar el uso de ciertos parámetros geométricos y atómicos difíciles de conocer con una precisión adecuada. Para contar con un método sin estándares debe abordarse la determinación de parámetros atómicos e instrumentales, que es uno de los aspectos que se desea encarar en este proyecto. Por otro lado, también se pretende incluir los parámetros estudiados en un software de cuantificación desarrollado por integrantes del proyecto. Otro de los propósitos del plan de trabajo es estudiar la potencialidad de la resolución espacial de una microsonda de electrones con el fin de desarrollar una metodología para caracterizar interfases, bordes de granos e inclusiones, con resolución submicrométrica, ya que los métodos tradicionales de cuantificación se restringen al caso de muestras planas y homogéneas dentro del volumen de interacción, pero la caracterización de inhomogeneidades a nivel micrométrico no ha sido desarrollada todavía, salvo algunas excepciones.

Simulador de escáner de rayos X: creación y análisis de imágenes

Actualmente cada vez son mayores las medidas de seguridad que nos rodean. Cada vez son más importantes y severas estas medidas de seguridad en infraestructuras y edificios públicos. Como consecuencia de estos hechos, cada vez se aumenta la necesidad de contar con personal de seguridad más cualificado y preparado. Esto ha provocado que aumente la demanda de formación en esta área, ya que las empresas de seguridad que operan en el aeropuerto deben formar a su personal para que puedan ejercer su trabajo con la mayor eficacia. Ante esta situación, hemos decidido desarrollar una aplicación para la formación de los alumnos en materia de seguridad aeroportuaria. Con esta aplicación, los usuarios pueden conseguir cualquiera de las tres certificaciones que emite AESA (Agencia Estatal de Seguridad Aérea). Cada certificación es distinta según la zona del aeropuerto en donde opere el alumno. Por tanto, el objetivo de este proyecto es la implementación de una herramienta de aprendizaje y evaluación por parte de alumnos, que está compuesta por dos aplicaciones que se relacionan mediante la arquitectura cliente-servidor.

Análisis y prevalencia de septos en el seno maxilar con el uso de tomografía computarizada de haz cónico

INTRODUCCIÓN. La perforación de la membrana de Schneider es la complicación más común durante los procedimientos de elevación de seno maxilar. La presencia de septos se reporta como la segunda causa de perforación de esta membrana. OBJETIVO: Evaluar la prevalencia, localización y tamaño de de los septos en el seno maxilar con el uso de tomografía de haz cónico en pacientes de la Facultad de Odontología, Universidad Autónoma de Nuevo León. MATERIALES Y MÉTODOS: Se evaluaron 624 senos maxilares de pacientes que acudieron al Posgrado de Periodoncia de Noviembre del 2012 a Diciembre del mismo año. Se excluyeron 118 por diversas patologías; la muestra final consistió de 506. Se utilizó el software iCatVision, realizando cortes axiales y sagitales seccionales para determinar la presencia de los septos, se clasificaron de acuerdo a su localización como anterior, medio y posterior. Se tomaron mediciones de la base al vértice del septo. Se realizaron análisis estadísticos para determinar si existe diferencia en prevalencia relacionada a la edad y sexo, y el tipo de pacientes dentados o edéntulos. RESULTADOS: Se encontró una prevalencia de 21.59%. La localización más común es en la zona media (distal de segundo premolar a distal del segundo molar). Su presencia no tiene relación con la lateralidad y el género de los pacientes; hubo diferencia significativa con el tipo de dentición, siendo más común en pacientes edéntulos, además está relacionado con la edad y es más prevalente en personas mayores de 50 a 59 años de edad. CONCLUSIONES. En este estudio se pudo establecer que los septos intrasinusales están presentes en gran parte de los maxilares con una frecuencia y ubicación variable. Esta situación deberá ser considerada y evaluada en conjunto con exámenes radiológicos para establecer un buen diagnostico y de este modo disminuir riesgos y complicaciones en ls procedimientos de elevación del seno maxilar.

Hombro doloroso en trabajadores afiliados a eps-privada

Objetivo: Describir los elementos diagnósticos de la patología de hombro doloroso, en trabajadores calificados en medicina laboral EPS-privada, Bogotá (Colombia), año 2012. Método: Estudio descriptivo de corte transversal sobre una muestra de trabajadores afiliados a EPS-privada año 2012 calificados por patología de hombro doloroso de origen profesional. La muestra estudiada fue de 343 registros de trabajadores, que representa el 2.3% del total de la enfermedades profesionales y accidentes de trabajo de todas las patologías calificadas. Resultados: Los diagnósticos de hombro doloroso encontrados son: Bursitis 91.54%, Manguito Rotador 6.13% y otros 2.33%. En el 100% de los casos de manguito rotador secundarios a accidentes de trabajo solo se les practicó rayos X. Para los casos de enfermedad laboral, bursitis y otros, los laboratorios practicados en el 100% de los casos fueron factor reumatoide, velocidad de eritro-sedimentación y proteína C reactiva. Las interconsultas médicas por fisiatría fueron el 100% y ortopedia el 81%; en el 30% fue necesario la realización de resonancia nuclear magnética y tomografía axial computarizada en el 44%. Se les realizó análisis de puesto de trabajo empleando el método ANSI al 61% y RULA al 32%. Conclusión: Con los elementos diagnósticos empleados en la calificación de las patologías de hombro doloroso en medicina laboral EPS-privada, Bogotá (Colombia), año 2012, solo se logra diagnosticar la Bursitis y el Manguito Rotador. Dentro de otros diagnósticos se encuentra una gran oportunidad para afinar los elementos que permitan establecer con certeza la entidad nosológica.

Uso de tomografía axial computarizada cerebral en pacientes con primer evento de convulsión, que consultan en la unidad de emergencia del Hospital Nacional de Niños Benjamín Bloom desde Enero de 2009 a Diciembre de 2013

El objetivo general es establecer cuáles son los criterios clínicos o de laboratorio utilizados en la unidad de emergencia del Hospital de Nacional de Niños Benjamín Bloom para realizar una tomografía axial computarizada cerebral en pacientes de las edades de 1 mes a 12 años que presentan una primera convulsión en el periodo de enero de 2009 a diciembre de 2013. Método y diseño: descriptivo, retrospectivo, transversal; la población del estudio son niños de 1 mes a 12 años con primer evento de convulsión afebril y sin signos de focalización, quienes consultaron a la unidad de emergencia, durante periodo de enero de 2009 a diciembre de 2013, en donde se encontró un total de 27 pacientes que se tomaron en cuenta para el estudio. La tomografía cerebral computarizada es un procedimiento de neuroimágen usado en algunas ocasiones en los pacientes con primera crísis convulsiva, por tal motivo ya se crearon algunos protocolos y normas para su uso. Se plantea la siguiente pregunta de investigación: ¿Es necesario el uso de tomografía computarizada cerebral en el primer evento convulsivo generalizado en la edad pediátrica? Los resultados encontrados en éste estudio se correlaciona con los hallazgos reportados en la literatura internacional en los cuales las tomografías realizadas encontraron una incidencia del 10% de alteraciones anatómica.

Influencia de la edad y la menopausia en el origen de la Dehiscencia del Canal Semicircular Superior

145 p. : il., col.

Utilidad de la tomografía en el diagnóstico y tratamiento de fracturas proximales del humero en tres y cuatro partes en mayores de 65 años

Las fracturas proximales del húmero en tres y cuatro partes en mayores de 65 años son un reto diagnóstico y de tratamiento por su complejidad. La clasificación de Neer ha sido una herramienta de ayuda para la caracterización y el tratamiento de las fracturas proximales del húmero y se basa en la evaluación radiográfica la cual puede no dejar claros patrones fractuarios complejos; la tomografía computarizada logra identificar estos patrones complejos los cuales son comunes en pacientes mayores de 65 años, aun así, no es claro el impacto de realizar la tomografía. Este estudio está diseñado para evidenciar si existe un cambio en la clasificación e indicación de manejo en fracturas proximales del húmero en tres y cuatro partes interpretadas con radiografías al ser posteriormente valoradas con tomografía. 15 expertos interpretan e indican manejo de 20 estudios radiográficos de fracturas en tres y cuatro partes del húmero proximal de pacientes mayores de 65 años, previamente asintomáticos, funcionales con única fractura, se realiza la valoración tomográfica y se relaciona a los resultados radiográficos, allí se evidencia si existe o no el cambio de clasificación y manejo de las fracturas. Mediante un estudio observacional, descriptivo y retrospectivo se encuentra que la valoración de la tomografía puede variar la clasificación y el tratamiento indicados inicialmente por los estudios radiográficos en un 60.3% y 54.3% respectivamente, siendo una variación de conducta en más de la mitad de los casos se aprecia la necesidad de realizar el estudio tomográfico.

Concordancia en el tratamiento de fracturas de radio distal basado en el estudio de radiografía y tomografía

Introducción: La utilidad de la tomografía computarizada como prueba de rutina en la toma de decisiones para las fracturas de radio distal no ha sido bien establecida. Metodología: Estudio de concordancia intra e interobservador en el tratamiento de fracturas de radio distal Fernández V. Se realizaron dos visitas, con intervalo de 2 semanas entre ellas a 15 ortopedistas de trauma quienes evaluaron 22 radiografías de muñeca y sus respectivas tomografías con fracturas de radio distal Fernández V, determinaron para cada caso la mejor opción de tratamiento. Se utilizó el coeficiente Kappa para evaluar la concordancia intra e interobservador para el plan de tratamiento propuesto y se analizaron los resultados según la interpretación de este coeficiente según Landis y Koch. Resultados: La concordancia entre radiografía y tomografía fue moderada kappa 0,47 – 0,51 en las dos evaluaciones respectivamente, manteniéndose el cambio de tratamiento entre 24,9% y 26,7% (p‹0,001). La concordancia observada intraobservador para radiografía y tomografía evaluadas de manera individual fue buena (72,1% y 64,2% respectivamente) evidenciándose cambio en la decisión de tratamiento hasta en el 35,8% de las evaluaciones (p‹0,001); se determinó concordancia observada muy buena en los casos a los que se propuso manejo abierto. No se identificó influencia de la edad en la decisión de tratamiento. Conclusiones: Existe buena concordancia entre radiografía simple y tomografía en fracturas de radio distal Fernández V en cuanto a la decisión de tratamiento, siendo alta la concordancia en los casos en los que se decide manejo abierto.

Hallazgos radiológicos de la enfermedad pulmonar en pacientes Colombianos con esclerodermia

La esclerosis sistémica (ES) es una enfermedad autoinmune multisistémica que afecta principalmente la piel, los pulmones, el tracto gastrointestinal, el corazón y los riñones. La enfermedad pulmonar, presente en casi el 100% de los casos, es el factor con mayor influencia en la mortalidad. El propósito de este estudio es realizar un análisis detallado de la enfermedad pulmonar por tomografía computarizada de alta resolución(TCAR) en pacientes Colombianos con ES, para lo cual se realizó un estudio de prevalencia analítica en 44 pacientes con ES valorados en el Hospital Universitario Mayor Méderi en los últimos 7 años. Los resultados mostraron características demográficas y clínicas similares a las previamente descritas. La prevalencia de enfermedad pulmonar intersticial fue alta, y los hallazgos de fibrosis pulmonar como vidrio esmerilado y panal de abejas se asociaron con la presencia del autoanticuerpo antiSCL70. La medida del diámetro esofágico por TCAR fue mayor en los pacientes con disfagia, antiSCL 70 y linfopenia, los cuales son marcadores de mal pronóstico.

The use of body circumferences for the prediction of intra-abdominal fat in obese women with polycystic ovary syndrome

Introduction: Computerizd tomography (CT) is the gold standard for the evaluation of intra- (IAF) and total (TAF) abdominal fat; however, the high cost of the procedure and exposure to radiation limit its routine use. Objective: To develop equations that utilize anthropometric measures for the estimate of IAF and TAF in obese women with polycystic ovary syndrome (PCOS). Methods: The weight, height, BMI, and abdominal (AC), waist (WC), chest (CC), and neck (NC) circumferences of thirty obese women with PCOS were measured, and their IAF and TAF were analyzed by CT. Results: The anthropometric variables AC, CC, and NC were chosen for the TAF linear regression model because they were better correlated with the fat deposited in this region. The model proposed for TAF (predicted) was: 4.63725 + 0.01483 x AC - 0.00117 x NC - 0.00177 x CC (R-2 = 0.78); and the model proposed for IAF was: IAF (predicted) = 1.88541 + 0.01878 x WC + 0.05687 x NC - 0.01529 x CC (R-2 = 0.51). AC was the only independent predictor of TAF (p < 0.01). Conclusion: The equations proposed showed good correlation with the real value measured by CT, and can be used in clinical practice. (Nutr Hosp. 2012;27:1662-1666) DOI:10.3305/nh.2012.27.5.5933

FDG-PET Intra-tratamiento como valor pronóstico en el tratamiento del linfoma Hodgkin

Introducción: La utilización de regímenes de tratamiento más individualizados requiere de mejores sistemas de estratificación temprana en Linfoma Hodgkin (LH). El estudio Tomografía por Emisión de Positrones utilizando 2-[18F] fluoro-2-deoxi-Dglucosa (FDG-PET) intra-tratamiento podría jugar un rol muy importante en esta evaluación. Objetivo: Determinar el valor pronóstico del FDG-PET intra-tratamiento en pacientes con LH para predecir sobrevida libre de progresión y sobrevida global. Material y método: El estudio fue llevado a cabo en el Servicio de Hematología del Hospital Central de Mendoza incluyendo pacientes con diagnóstico de LH confirmados por histología. De acuerdo al estadio y sitio de presentación, los pacientes recibieron quimioterapia sola o la combinación de radioterapia y quimioterapia, con el uso del esquema ABVD (adriamicina, bleomicina, vinblastina y dacarbazina) como protocolo estándar. Los estudios FDG-PET fueron practicados como parte de la evaluación intra-tratamiento y a la finalización. Resultados: En total fueron evaluados 8 pacientes, Sexo: F/M: 4/4, Edad: 18-58 años (Mediana: 29 años), Estadios: IIB:1, IIIA:2, IIIB:1, IVA:1, IVB:3, regiones nodales: 2-10 (Mediana:4), compromiso extranodal: 4/8, síntomas B: 5/8, enfermedad bulky 2/8 . Subtipos: Escleronodular: 6/8, Celularidad mixta: 1/8, Depleción linfocítica: 1/8. IPS: 1: 3/8 2: 3/8 3: 1/8 4: 0/8 ≥ 5: 1/8. Tratamientos: ABVD x 6: 6/8, ABVD x 6 + Radioterapia: 2/8. PET intermedio: 8/8 negativos (6/8 PET 3, 2/8 PET 2). PET final: 7/8 PET negativo, 1/8 PET positivo. Recaída: 1/8 (10° mes). Seguimiento: 11-37 meses (mediana de 24 meses). Discusión y Conclusiones: Al momento actual el FDG-PET intra-tratamiento demostró tener un importante valor predictivo negativo dado que todos los pacientes, menos uno, se encuentran en remisión completa sin progresión de enfermedad. Resta aún determinar el rol que esta herramienta pueda tener en el futuro en la terapia adaptada al riesgo de pacientes con LH.

Curing, defects and mechanical performance of fiber-reinforced composites

Tradicionalmente, la fabricación de materiales compuestos de altas prestaciones se lleva a cabo en autoclave mediante la consolidación de preimpregnados a través de la aplicación simultánea de altas presiones y temperatura. Las elevadas presiones empleadas en autoclave reducen la porosidad de los componentes garantizando unas buenas propiedades mecánicas. Sin embargo, este sistema de fabricación conlleva tiempos de producción largos y grandes inversiones en equipamiento lo que restringe su aplicación a otros sectores alejados del sector aeronáutico. Este hecho ha generado una creciente demanda de sistemas de fabricación alternativos al autoclave. Aunque estos sistemas son capaces de reducir los tiempos de producción y el gasto energético, por lo general, dan lugar a materiales con menores prestaciones mecánicas debido a que se reduce la compactación del material al aplicar presiones mas bajas y, por tanto, la fracción volumétrica de fibras, y disminuye el control de la porosidad durante el proceso. Los modelos numéricos existentes permiten conocer los fundamentos de los mecanismos de crecimiento de poros durante la fabricación de materiales compuestos de matriz polimérica mediante autoclave. Dichos modelos analizan el comportamiento de pequeños poros esféricos embebidos en una resina viscosa. Su validez no ha sido probada, sin embargo, para la morfología típica observada en materiales compuestos fabricados fuera de autoclave, consistente en poros cilíndricos y alargados embebidos en resina y rodeados de fibras continuas. Por otro lado, aunque existe una clara evidencia experimental del efecto pernicioso de la porosidad en las prestaciones mecánicas de los materiales compuestos, no existe información detallada sobre la influencia de las condiciones de procesado en la forma, fracción volumétrica y distribución espacial de los poros en los materiales compuestos. Las técnicas de análisis convencionales para la caracterización microestructural de los materiales compuestos proporcionan información en dos dimensiones (2D) (microscopía óptica y electrónica, radiografía de rayos X, ultrasonidos, emisión acústica) y sólo algunas son adecuadas para el análisis de la porosidad. En esta tesis, se ha analizado el efecto de ciclo de curado en el desarrollo de los poros durante la consolidación de preimpregnados Hexply AS4/8552 a bajas presiones mediante moldeo por compresión, en paneles unidireccionales y multiaxiales utilizando tres ciclos de curado diferentes. Dichos ciclos fueron cuidadosamente diseñados de acuerdo a la caracterización térmica y reológica de los preimpregnados. La fracción volumétrica de poros, su forma y distribución espacial se analizaron en detalle mediante tomografía de rayos X. Esta técnica no destructiva ha demostrado su capacidad para analizar la microestructura de materiales compuestos. Se observó, que la porosidad depende en gran medida de la evolución de la viscosidad dinámica a lo largo del ciclo y que la mayoría de la porosidad inicial procedía del aire atrapado durante el apilamiento de las láminas de preimpregnado. En el caso de los laminados multiaxiales, la porosidad también se vio afectada por la secuencia de apilamiento. En general, los poros tenían forma cilíndrica y se estaban orientados en la dirección de las fibras. Además, la proyección de la población de poros a lo largo de la dirección de la fibra reveló la existencia de una estructura celular de un diámetro aproximado de 1 mm. Las paredes de las celdas correspondían con regiones con mayor densidad de fibra mientras que los poros se concentraban en el interior de las celdas. Esta distribución de la porosidad es el resultado de una consolidación no homogenea. Toda esta información es crítica a la hora de optimizar las condiciones de procesado y proporcionar datos de partida para desarrollar herramientas de simulación de los procesos de fabricación de materiales compuestos fuera de autoclave. Adicionalmente, se determinaron ciertas propiedades mecánicas dependientes de la matriz termoestable con objeto de establecer la relación entre condiciones de procesado y las prestaciones mecánicas. En el caso de los laminados unidireccionales, la resistencia interlaminar depende de la porosidad para fracciones volumétricas de poros superiores 1%. Las mismas tendencias se observaron en el caso de GIIc mientras GIc no se vio afectada por la porosidad. En el caso de los laminados multiaxiales se evaluó la influencia de la porosidad en la resistencia a compresión, la resistencia a impacto a baja velocidad y la resistencia a copresión después de impacto. La resistencia a compresión se redujo con el contenido en poros, pero éste no influyó significativamente en la resistencia a compresión despues de impacto ya que quedó enmascarada por otros factores como la secuencia de apilamiento o la magnitud del daño generado tras el impacto. Finalmente, el efecto de las condiciones de fabricación en el proceso de compactación mediante moldeo por compresión en laminados unidireccionales fue simulado mediante el método de los elementos finitos en una primera aproximación para simular la fabricación de materiales compuestos fuera de autoclave. Los parámetros del modelo se obtuvieron mediante experimentos térmicos y reológicos del preimpregnado Hexply AS4/8552. Los resultados obtenidos en la predicción de la reducción de espesor durante el proceso de consolidación concordaron razonablemente con los resultados experimentales. Manufacturing of high performance polymer-matrix composites is normally carried out by means of autoclave using prepreg tapes stacked and consolidated under the simultaneous application of pressure and temperature. High autoclave pressures reduce the porosity in the laminate and ensure excellent mechanical properties. However, this manufacturing route is expensive in terms of capital investment and processing time, hindering its application in many industrial sectors. This fact has driven the demand of alternative out-of-autoclave processing routes. These techniques claim to produce composite parts faster and at lower cost but the mechanical performance is also reduced due to the lower fiber content and to the higher porosity. Corrient numerical models are able to simulate the mechanisms of void growth in polymer-matrix composites processed in autoclave. However these models are restricted to small spherical voids surrounded by a viscous resin. Their validity is not proved for long cylindrical voids in a viscous matrix surrounded by aligned fibers, the standard morphology observed in out-of-autoclave composites. In addition, there is an experimental evidence of the detrimental effect of voids on the mechanical performance of composites but, there is detailed information regarding the influence of curing conditions on the actual volume fraction, shape and spatial distribution of voids within the laminate. The standard techniques of microstructural characterization of composites (optical or electron microscopy, X-ray radiography, ultrasonics) provide information in two dimensions and are not always suitable to determine the porosity or void population. Moreover, they can not provide 3D information. The effect of curing cycle on the development of voids during consolidation of AS4/8552 prepregs at low pressure by compression molding was studied in unidirectional and multiaxial panels. They were manufactured using three different curing cycles carefully designed following the rheological and thermal analysis of the raw prepregs. The void volume fraction, shape and spatial distribution were analyzed in detail by means of X-ray computed microtomography, which has demonstrated its potential for analyzing the microstructural features of composites. It was demonstrated that the final void volume fraction depended on the evolution of the dynamic viscosity throughout the cycle. Most of the initial voids were the result of air entrapment and wrinkles created during lay-up. Differences in the final void volume fraction depended on the processing conditions for unidirectional and multiaxial panels. Voids were rod-like shaped and were oriented parallel to the fibers and concentrated in channels along the fiber orientation. X-ray computer tomography analysis of voids along the fiber direction showed a cellular structure with an approximate cell diameter of 1 mm. The cell walls were fiber-rich regions and porosity was localized at the center of the cells. This porosity distribution within the laminate was the result of inhomogeneous consolidation. This information is critical to optimize processing parameters and to provide inputs for virtual testing and virtual processing tools. In addition, the matrix-controlled mechanical properties of the panels were measured in order to establish the relationship between processing conditions and mechanical performance. The interlaminar shear strength (ILSS) and the interlaminar toughness (GIc and GIIc) were selected to evaluate the effect of porosity on the mechanical performance of unidirectional panels. The ILSS was strongly affected by the porosity when the void contents was higher than 1%. The same trends were observed in the case of GIIc while GIc was insensitive to the void volume fraction. Additionally, the mechanical performance of multiaxial panels in compression, low velocity impact and compression after impact (CAI) was measured to address the effect of processing conditions. The compressive strength decreased with porosity and ply-clustering. However, the porosity did not influence the impact resistance and the coompression after impact strength because the effect of porosity was masked by other factors as the damage due to impact or the laminate lay-up. Finally, the effect of the processing conditions on the compaction behavior of unidirectional AS4/8552 panels manufactured by compression moulding was simulated using the finite element method, as a first approximation to more complex and accurate models for out-of autoclave curing and consolidation of composite laminates. The model parameters were obtained from rheological and thermo-mechanical experiments carried out in raw prepreg samples. The predictions of the thickness change during consolidation were in reasonable agreement with the experimental results.

Confined crystallization of nanolayered poly(ethylene terephthalate) using X-ray diffraction methods

The development of crystalline lamellae in ultra-thin layers of poly(ethylene terephthalate) PET confined between polycarbonate (PC) layers in an alternating assembly is investigated as a function of layer thickness by means of X-ray diffraction methods. Isothermal crystallization from the glassy state is in-situ followed by means of small-angle X-ray diffraction. It is found that the reduced size of the PET layers influences the lamellar nanostructure and induces a preferential lamellar orientation. Two lamellar populations, flat-on and edge-on, are found to coexist in a wide range of crystallization temperatures (Tc = 117–150 °C) and within layer thicknesses down to 35 nm. Flat-on lamellae appear at a reduced crystallization rate with respect to bulk PET giving rise to crystals of similar dimensions separated by larger amorphous regions. In addition, a narrower distribution of lamellar orientations develops when the layer thickness is reduced or the crystallization temperature is raised. In case of edge-on lamellae, crystallization conditions also influence the development of lamellar orientation; however, the latter is little affected by the reduced size of the layers. Results suggest that flat-on lamellae arise as a consequence of spatial confinement and edge-on lamellae could be generated due to the interactions with the PC interface. En este trabajo se investiga mediante difracción de rayos X a ángulos bajos (SAXS) y a ángulos altos (WAXS), la cristalización de láminas delgadas de Polietilén tereftalato (PET) confinadas entre láminas de Policarbonato (PC), tomando como referencia PET sin confinar. El espesor de las capas de PET varía entre 35nm y 115 nm. Se realizaron medidas de difracción a tres temperaturas de cristalización (117ºC, 132ºC y 150ºC) encontrándose que el reducido espesor de las capas de PET influye en la estructura lamelar que se desarrolla, induciendo una orientación preferente de las láminas. Se integró la intensidad difractada alrededor del máximo en SAXS para obtener una representación de la intensidad en función del ángulo acimutal. Mediante análisis de mínimos cuadrados se separó la curva experimental obtenida en tres contribuciones diferentes: una función Gausiana que describe la distribución de las orientaciones de las lamelas, una función lorenziana asociada a los máximos meridionales (asociados a las interfases PET-PC) y un background constante. Por otra parte la cantidad de material cristalizado se estimó asumiendo que la intensidad del background en el barrido acimutal, una vez restado el background del primer difractograma (sin máximos en SAXS) se asocia con la contribución del material isotrópico que resta en la muestra cristalizada. Se observa la coexistencia de dos poblaciones de lamelas: flat-on y edge-on. A medida que el espesor de las láminas de PET disminuye la población de las lamelas flat-on experimenta los siguientes cambios: 1) la distribución de orientación se estrecha, 2) la fracción de material cristalizado orientado aumenta, 3) la cinética de cristalización se ralentiza y 4) el largo espaciado aumenta es decir las regiones amorfas entre lamelas aumentan su tamaño. Parece demostrarse que es en las primeras etapas del crecimiento lamelar cuando la restricción espacial fuerza a las lamelas a esta orientación tipo flat-on frente a la orientación edge-on.