Síntesi i propietats de vidres metàl•lics massissos i materials nanocomposites basats en Fe per aplicacions com a materials magnètics tous

Estudi realitzat a partir d’una estada a l’ Institut für Komplexe Materialien, Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, entre 2010 i 2011. S'ha explorat l'efecte de les condicions i influència dels elements d'aleació en la capacitat de formació de vidre, l'estructura i les propietats tèrmiques i magnètiques de vidres metàl•lics massissos i materials nanocristal•lins en base Fe. La producció d'aquests materials en forma de cintes de unes 20 micres de gruix ha estat àmpliament estudiada i s'ha vist que presenten unes propietats excel•lents com a materials magnètics tous. El propòsit general d'aquest projecte era l'obtenció de composicions òptimes amb alta capacitat de formar vidre i amb excel•lents propietats magnètiques com a materials magnètics tous combinat amb bones propietats mecàniques. El projecte prenia com a punt de partida l'aliatge [FeCoBSi]96Nb4 ja que és el que presenta millor capacitat de formar vidre i presenta una alta imantació de saturació i baix camp coercitiu. S'ha fet un estudi dels factors fonamentals que intervenen en la formació de l'estat vitri. La composició abans esmentada ha estat variada amb l'addició d'altres elements per estudiar com afecten aquests nous elements a les propietats, la formació de vidre i l'estructura dels aliatges resultants amb l'objectiu de millorar-ne les propietats magnètiques i la capacitat de formació de vidre. Entre altres s'ha usat el Zr, Mo, Y i el Gd per millorar la formació de vidre; i el Co i el Ni per millorar les propietats magnètiques a alta temperatura. S'han estudiat les relacions entre la capacitat de formació de vidre i la seva estabilitat tèrmica, la resistència a la cristal•lització i la estructura de l'aliatge resultant després del procés de solidificació. Per aquest estudi s'han determinat els mecanismes que controlen la transformació i la seva cinètica així com les fases que es formen durant el tractament tèrmic permetent la formulació de models predictius.

Les communautés bulu contre la plantation industrielle HEVECAM au Cameroun

In 1975 the Kribi region (Southern Cameroon) became host of the rubber plantation HEVECAM, the third largest employer in Cameroon. The establishment of the plantation has been preceded by the expropriation of customary land and by the destruction of the rainforest used by local populations. As a result, conflicts – mostly latent – pitting neighbouring Bulu communities against the plantation have occurred, especially during the last few years. Drawing on fieldwork data as well as on anthropological, economic and historical materials, I try to explore a new way of looking at such environmental conflicts by arguing that they reflect the struggle between two distinct institutional logics with different impacts on the environment, i.e. the logic of property versus the one of possession. In short, the logic of possession corresponds to a multi-functional community-based forest management, while the logic of property gave birth to the commercial monoculture model, the highest stage of the transformation of an ecosystem in order to match the requirements of property. It is argued that the conflict between the logic of possession and the logic of property is at the heart of many cases of “environmentalisms of the poor” that arise in reaction to “development”.

Nanopartícul·les core-shell estabilitzades en polímer amb propietats calítiques i bactericides medioambientalment segure

Aquest projecte de doctorat és un treball interdisciplinari adreçat a l’obtenció de nous nanocompòsits (NCs) funcionals sintetitzats a partir de materials polimèrics bescanviadors d’ions que són modificats amb nanopartícules metàl•liques (NPMs) de diferent composició. Els materials desenvolupats s’avaluen en funció de dues possibles aplicacions: 1) com a catalitzadors de reaccions orgàniques d’interès actual (NCs basats en pal•ladi) i, 2) la seva dedicació a aplicacions bactericides en el tractament d’aigües domèstiques o industrials (NCs basats en plata). El desenvolupament de nanomaterials és de gran interès a l’actualitat donades les seves especials propietats, l’aprofitament de les quals és la força impulsora per a la fabricació de nous NCs. Les nanopartícules metàl•liques estabilitzades en polímer (Polymer Stabilized Metal Nanoparticles, PSNPM) s’han preparat mitjançant la tècnica in-situ de síntesi intermatricial (Inter-matrix synthesis, IMS) que consisteix en la càrrega seqüencial dels grups funcionals de les matrius polimèriques amb ions metàl•lics, i la seva posterior reducció química dins de la matriu polimèrica de bescanvi iònic. L’estabilització en matrius polimèriques evita l’agregació entre elles (self-aggreagtion), un dels principals problemes coneguts de les NPs. Pel desenvolupament d’aquesta metodologia, s’han emprat diferents tipus de matrius polimèriques de bescanvi iònic: membrana Sulfonated PolyEtherEtherKetone, SPEEK, així com fibres sintètiques basades en polypropilè amb diferents tipus de grups funcionals, que ens permeten el seu ús com a filtres en la desinfecció de solucions aquoses o com a material catalitzador. Durant el projecte s’ha anat avançant en l’optimització del material nanocomposite final per a les aplicacions d’interès, en quant activitat i funcionalitat de les nanopartícules i estabilitat del nanocomposite. Així, s’ha optimitzat la síntesi de NPs estabilitzades en resines de bescanvi iònic, realitzant un screening de diferents tipus de resines i la seva avaluació en aplicacions industrials d’interès.

Síntesis, caracterización y ensayos cinéticos del nanocomposite RuO2/TiO2/MWCNT/Pt en la producción fotocatalítica de combustibles solares bajo iluminación UV y VIS

Se prepararon partículas de nanocomposites basados en TiO2 y nanotubos de carbono multicapa platinizados para la obtención de combustibles solares. Se evaluó la actividad fotocatalítica del material en la producción de hidrógeno, en procesos de degradación de ácido fórmico, y en la obtención de hidrocarburos a partir de la reducción de CO2 en agua. Los nanocomposites fueron sintetizados por medio de la técnica sol-gel. Se estudió el efecto de la proporción y el diámetro de los nanotubos de carbono en la actividad del material bajo iluminación ultravioleta y visible. Se estudió el efecto de la adición de RuO2 (0,5% wt.) en la actividad bajo iluminación visible. Los materiales fueron caracterizados por ATR, XRD, BET, HRTEM y SEM. Se obtuvieron sólidos macroporosos, con contenido de fase anatasa superior al 99% y tamaño cristalino comprendido entre 15 y 21 nm. Los resultados cinéticos mostraron una producción óptima de hidrógeno para el composite TiO2/(5wt.%)MWCNT/Pt(60-80 nm), con eficiencia cuántica y eficiencia energética de 1,27% y 0,27%, respectivamente. En el caso de radiación visible, la producción de hidrógeno fue nula para los composites TiO2/MWCNT/Pt, mientras que para el sistema RuO2/TiO2/MWCNT/Pt se observó que la adicción de MWCNT inhibía la actividad fotocatalítica del composite RuO2/TiO2 en la región del visible. Por otra parte, en los ensayos de reducción de CO2 no se detectó ningún producto de reacción.

Síntesi, caracterització i aplicació de membranes catalítiques amb nanopartícules de pal·ladi

Les nanopartícules metàl·liques són catalitzadors molt efectius degut a la seva elevada àrea superficial específica. No obstant, degut a la seva gran tendència a l’agregació, sovint és necessària la seva immobilització sobre suports per tal de dur a terme aplicacions específiques. La immobilització de les nanopartícules dins d’una matriu polimèrica ha demostrat ser una bona metodologia per a aquest propòsit, doncs permet l’estabilització i protecció de les partícules, així com la recuperació del catalitzador. Mitjançant la incorporació de nanopartícules metàl·liques a membranes polimèriques es poden obtenir materials nanocomposites molt efectius, que podrien combinar la capacitat catalítica dels nanomaterials amb l’efectivitat dels processos de membrana en un sol pas. L’objectiu a llarg termini és l’obtenció de membranes catalítiques actives capaces de realitzar simultàniament la separació i la destrucció de contaminants presents en solució. Concretament, en aquest treball s’han desenvolupat membranes polimèriques de Poliètersulfona amb grup Cardo modificada amb grups sulfònics per tal de sintetitzar nanopartícules de Pd mitjançant la tècnica de la Síntesi Intermatricial. Tant el polímer modificat com les membranes i el nanocomposite obtingut han estat caracteritzats i l’eficiència catalítica s’ha avaluat monitoritzant la reducció catalítica del 4-nitrofenol en presència de NaBH4.

Materials nanocomposits a partir de whiskers de cel•lulosa i matriu polimèrica de cautxú

De acuerdo con los objetivos generales del proyecto y plan de trabajo previsto, para esta anualidad, se obtuvieron fibras y microfibras de celulosa a partir de dos fuentes: celulosa vegetal de pino y eucalipto y celulosa bacterial. Las microfibrillas han sido utilizadas como material de refuerzo para la fabricación de materiales compuestos a partir de caucho natural, policaprolactona y polivinil alcohol. Las muestras se fabricaron mediante la técnica de "casting" en medio acuoso y temperatura ambiente. Las muestras fueron caracterizados en sus propiedades mecánicas, físicas y térmicas. Se observó que, en general, la adición de las microfibrillas de celulosa en las matrices poliméricas provoca una mejora sustancial en las propiedades mecánicas del material en comparación con el polímero sin reforzar. Los resultados pueden resumirse de la siguiente manera: 1.Fabricación de materiales compuestos a base de caucho natural y fibras de celulosa. Se obtuvieron fibras y nanofibras de celulosa que fueron modificadas químicamente y usadas como refuerzo en matriz de caucho. Los resultados mostraron mejora de propiedades mecánicas del material, principalmente en los materiales compuestos reforzados con nanofibras. 2. Obtención de whiskers de celulosa y su utilización como material de refuerzo en una matriz de policaprolactona. Se obtuvieron whiskers de celulosa a partir de pasta blanqueada. La adición en una matriz de policaprolactona produjo materiales compuestos con propiedades mecánicas superiores a la matriz, con buena dispersión de los whiskers. 3. Obtención de fibras de celulosa bacterial y nanofibras de celulosa, aislamiento y utilización sobre una matriz de polivinil alcohol. Se obtuvo celulosa bacterial a partir de la bacteria Gluconacetobacter xylinum. Además se fabricaron nanofibras de celulosa a partir eucalipto blanqueado. La celulosa bacterial como material de refuerzo no produjo importantes mejoras en las propiedades mecánicas de la matriz; en cambio se observaron mejoras destacables con la nanofibra como refuerzo.

On-farm animal welfare assessment in dairy cattle: improved lameness detection

Estudi realitzat a partir d’una estada a la University of British Columbia, Canada, entre 2010 i 2012. Primerament es va desenvolupar una escala per mesurar coixeses (amb valors de l’1 al 5). Aquesta escala es va utilitzar per estudiar l’associació entre factors de risc a nivell de granja (disseny de le instal.lacions i maneig) i la prevalencia de coixeses a Nord America. Les dades es van recollir en un total de 40 granges al Nord Est dels E.E.U.U (NE) i 39 a California (CA) . Totes les vaques del group mes productiu es van categoritzar segons la severitat de les coixeses: sanes, coixes i severament coixes. La prevalencia de coixeses en general fou del 55 % a NE i del 31% a CA. La prevalencia de coixeses severes fou del 8% a NE i del 4% a Ca. A NE, les coixeses en general increntaren amb la presencia de serradura als llits i disminuiren en granjes grans, amb major quantitat de llit i acces a pastura. Les coixeses mes severes incrementaren amb la falta d’higiene als llit i amb la presencia de serradura als llits, i disminuiren amb la quantitat de llit proveit, l’us de sorra als llits i amb la mida de la granja. A CA, les coixeses en general incrementaren amb la falta d’higiene al llit, i disminuiren amb la mida de la granja, la presencia de terres de goma, l’increment d’espai als cubicles , l’espai a l’abeuredor i la desinfeccio de les peulles. Les coixeses severes incrementaren amb la falta d’higiene al llit i disminuixen amb la frequencia de neteja del corral. En conclusio, canvis en el maneig i el disseny de les instal.lacions poden ajudar a disminuir la prevalencia de coixeses, tot i que les estrategies a seguir variaran segons la regio.

Nanostructuració d'òxids mitjançant mètodes de solució química avançats i nanolitografia tova

Un dels reptes tecnològics més importants del segle XXI és el desenvolupament i organització de materials funcionals a escala nanomètrica ja que permet modificar-ne les propietats fonamentals i generar-ne de noves. En el cas dels òxids complexos aquesta tecnologia ha generat grans perspectives en diferents àrees d’estudi perquè presenten propietats molt interessants com la magnetoresistència colossal, superconductivitat o multiferroicitat. En particular, en l’òxid complex superconductor YBa2Cu3O7 (YBCO) s’ha demostrat que la formació de capes superconductores sobre plantilles nanoestructurades o bé la formació de nanocompostos en una matriu superconductora permet millorar de manera espectacular les seves propietats (corrent crític). Aquests resultats introduiran canvis paradigmàtics en la tecnologia de l’energia elèctrica (cables, motors, generadors) i en totes aquelles aplicacions que requereixin camps magnètics intensos. Ara bé, cal aconseguir-ho mitjançant tècniques de baix cost i que permetin un fàcil escalat. Durant els 4 mesos que s’ha disfrutat de l’ajut BP s’han preparat amb èxit noves capes primes superconductores nanoestructurades mitjançant la introducció d’una fase secundària nanomètrica complexa, Ba2YTaO6 (BYTO), dins la matriu d’YBCO pel mètode de baix cost de deposició de solucions químiques. Aquesta nova composició ha donat lloc a un augment significatiu de les propietats superconductores comparat amb la fase tradicional d’YBCO i per tant tenen gran potencial per fabricar futures cintes superconductores.

Metaestabilidad estructural a traves de proyeccion termica

Recientes investigaciones en el campo de los materiales cerámicos han dado cuenta de la importancia de la metaestabilidad para obtener estructuras con características singulares. Durante la consolidación del material las fases mestaestables se transforman en una estructura donde se produce la inhibición del crecimiento de grano. Este efecto es una consecuencia directa de la inmiscibilidad de dos fases en estado sólido. Los nanocomposites conseguidos, gracias a su pequeño tamaño de grano y a su estructura uniforme, exhiben unas interesantes propiedades como elevada dureza y tenacidad. Estas fases metaestables pueden ser producidas por diversas técnicas entre las que se encuentra la proyección térmica. En concreto en este trabajo se ha empleado la Proyección por plasma (APS). Las fases de partida inmiscibles, son fundidas y homogeneizadas durante su corta estancia en la zona caliente del plasma. Seguidamente, las partículas fundidas y aceleradas por el plasma, se someten a un enfriamiento rápido o temple (quenching) en un medio líquido, como el agua o en un substrato enfriado con nitrógeno líquido, formándose a través de este proceso las fases metaestables. El principal objetivo de este trabajo ha sido la obtención de polvos cerámicos metastables a través de la aplicación de APS y el establecimiento de un proceso de temple conducente a la formación de fases metastables así como la caracterización estructural de éstas. Como última etapa del trabajo se han estudiado los materiales nanoestructurados conseguidos tras realizar tratamientos térmicos.

Effect of expiratory flow limitation on respiratory mechanical impedance: a model study

Large phasic variations of respiratory mechanical impedance (Zrs) have been observed during induced expiratory flow limitation (EFL) (M. Vassiliou, R. Peslin, C. Saunier, and C. Duvivier. Eur. Respir. J. 9: 779-786, 1996). To clarify the meaning of Zrs during EFL, we have measured from 5 to 30 Hz the input impedance (Zin) of mechanical analogues of the respiratory system, including flow-limiting elements (FLE) made of easily collapsible rubber tubing. The pressures upstream (Pus) and downstream (Pds) from the FLE were controlled and systematically varied. Maximal flow (Vmax) increased linearly with Pus, was close to the value predicted from wave-speed theory, and was obtained for Pus-Pds of 4-6 hPa. The real part of Zin started increasing abruptly with flow (V) >85%Vmax and either further increased or suddenly decreased in the vicinity of V¿max. The imaginary part of Zin decreased markedly and suddenly above 95%Vmax. Similar variations of Zin during EFL were seen with an analogue that mimicked the changes of airway transmural pressure during breathing. After pressure andV measurements upstream and downstream from the FLE were combined, the latter was analyzed in terms of a serial (Zs) and a shunt (Zp) compartment. Zs was consistent with a large resistance and inertance, and Zp with a mainly elastic element having an elastance close to that of the tube walls. We conclude that Zrs data during EFL mainly reflect the properties of the FLE.

Synthesis, structure, and magnetic studies on self-assembled BiFeO3-CoFe2O4 nanocomposite thin films

Self-assembled (0.65)BiFeO3-(0.35)CoFe2O4 (BFO-CFO) nanostructures were deposited on SrTiO3 (001) and (111) substrates by pulsed laser deposition at various temperatures from 500 to 800°C. The crystal phases and the lattice strain for the two different substrate orientations have been determined and compared. The films grow epitaxial on both substrates but separation of the spinel and perovskite crystallites, without parasitic phases, is only obtained for growth temperatures of around 600-650°C. The BFO crystallites are out-of-plane expanded on STO(001), whereas they are almost relaxed on (111). In contrast, CFO crystallites grow out-of-plane compressed on both substrates. The asymmetric behavior of the cell parameters of CFO and BFO is discussed on the basis of the role of the epitaxial stress caused by the substrate and the spinel-perovskite interfacial stress. It is concluded that interfacial stress dominates the elastic properties of CFO crystallites and thus it may play a fundamental on the interface magnetoelectric coupling in these nanocomposites.

The relationship between virtual body ownership and temperature sensitivity.

In the rubber hand illusion tactile stimulation seen on a rubber hand, that is synchronous with tactile stimulation felt on the hidden real hand, can lead to an illusion of ownership over the rubber hand. This illusion has been shown to produce a temperature decrease in the hidden hand, suggesting that such illusory ownership produces disownership of the real hand. Here we apply immersive virtual reality (VR) to experimentally investigate this with respect to sensitivity to temperature change. Forty participants experienced immersion in a VR with a virtual body (VB) seen from a first person perspective. For half the participants the VB was consistent in posture and movement with their own body, and in the other half there was inconsistency. Temperature sensitivity on the palm of the hand was measured before and during the virtual experience. The results show that temperature sensitivity decreased in the consistent compared to the inconsistent condition. Moreover, the change in sensitivity was significantly correlated with the subjective illusion of virtual arm ownership but modulated by the illusion of ownership over the full virtual body. This suggests that a full body ownership illusion results in a unification of the virtual and real bodies into one overall entity - with proprioception and tactile sensations on the real body integrated with the visual presence of the virtual body. The results are interpreted in the framework of a"body matrix" recently introduced into the literature.

Is my hand connected to my body? The impact of body continuity and arm alignment on the virtual hand illusion

When a rubber hand is placed on a table top in a plausible position as if part of a person"s body, and is stroked synchronously with the person"s corresponding hidden real hand, an illusion of ownership over the rubber hand can occur (Botvinick and Cohen 1998). A similar result has been found with respect to a virtual hand portrayed in a virtual environment, a virtual hand illusion (Slater et al. 2008). The conditions under which these illusions occur have been the subject of considerable study. Here we exploited the flexibility of virtual reality to examine four contributory factors: visuo-tactile synchrony while stroking the virtual and the real arms, body continuity, alignment between the real and virtual arms, and the distance between them. We carried out three experiments on a total of 32 participants where these factors were varied. The results show that the subjective illusion of ownership over the virtual arm and the time to evoke this illusion are highly dependent on synchronous visuo-tactile stimulation and on connectivity of the virtual arm with the rest of the virtual body. The alignment between the real and virtual arms and the distance between these were less important. It was found that proprioceptive drift was not a sensitive measure of the illusion, but was only related to the distance between the real and virtual arms.

Virtual hand illusion induced by visuomotor correlations

Our body schema gives the subjective impression of being highly stable. However, a number of easily-evoked illusions illustrate its remarkable malleability. In the rubber-hand illusion, illusory ownership of a rubber-hand is evoked by synchronous visual and tactile stimulation on a visible rubber arm and on the hidden real arm. Ownership is concurrent with a proprioceptive illusion of displacement of the arm position towards the fake arm. We have previously shown that this illusion of ownership plus the proprioceptive displacement also occurs towards a virtual 3D projection of an arm when the appropriate synchronous visuotactile stimulation is provided. Our objective here was to explore whether these illusions (ownership and proprioceptive displacement) can be induced by only synchronous visuomotor stimulation, in the absence of tactile stimulation.