Preparació d'òxids mesoporosos mitjançant nanocasting

S’ha sintetitzat pel mètode de nanocasting pols nanomètrica d’In2O3, NiO i Co3O4 utilitzant diferents mesoestructures de sílice (SBA-16, SBA-15 i KIT-6) com a motlle rígid. Les rèpliques obtingudes s’han caracteritzat amb les tècniques de difracció de raigs X, microscòpia electrònica de rastreig, microscòpia electrònica de transmissió d’alta resolució i BET. L’òxid d’indi, l’òxid de níquel i l’òxid de cobalt obtinguts a partir de la sílice SBA-15 i KIT-6 conserven perfectament l’estructura mesopòrica del motlle, amb valors del diàmetre de porus al voltant dels 7-8 nm. Les rèpliques del motlle SBA-15 estan formades per nanofilaments llargs, mentre que les rèpliques de KIT-6 presenten una estructura hexagonal. A partir del motlle de tipus gàbia (SBA-16), si bé el Co3O4 obtingut és mesopòric, en els altres dos casos (In2O3 i NiO) no s’ha observat ordenament. Per a les rèpliques In2O3 KIT-6 i NiO SBA-15, la caracterització mitjançant BET ha permès corroborar el caràcter mesoestructurat de les mostres.

Síntesi i estudi de les propietats de fotoluminescència de nanoestructures de sulfur de cadmi

S’han sintetitzat estructures de CdS a partir de sílice mesoporosa (SBA-15, SBA-16 i KIT-6) pel mètode del motlle rígid i s’han caracteritzat mitjançant TEM i XRD, i se n’han estudiat les seves propietats de fotoluminescència mitjançant CSLM. Els resultats obtinguts s’han comparat amb una mostra de CdS comercial. El CdS SBA-15 ha conservat l’estructura mesoporosa del motlle, mentre que en els altres dos casos s’ha mantingut només de manera parcial. Per a totes les mostres, la mida de partícula es troba en el rang dels 3-10 nm. Pel que fa a l’estructura, s’ha detectat fase wurtzita i zinc-blenda, en diferents percentatges entre elles. La formació de wurtzita pot ser en part responsable del col·lapse parcial de la mesostructura. El pic de màxima emissió en l’espectre de fotoluminescència es desplaça entre les diferents estructures segons la mida de partícula. L’amplada del pic varia en funció del grau de dispersió de partícula, de manera que s’observa que aquesta és inferior en les mostres sintetitzades respecte de la comercial.

Estudi de l'estabilitat tèrmica de l'espinel·la NiCo2O4 mesoporosa

Els materials mesoporos (amb una mida controlada de porus entre els 2 i 50 nm) tenen com a tret diferencial la seva gran superfície específica, la qual els fa aptes per a aplicacions molt diverses. L’espinel·la de NiCo2O4 és aplicable com a sensor de gasos, com a catalitzador de les reaccions d’evolució i reducció d’oxigen o com a elèctrode en electrosíntesi inorgànica i orgànica. Hom preveu que l’obtenció de NiCo2O4 mesoporós podria ampliar el ventall d’aplicacions d’aquest material o millorar les prestacions de les ja existents. L’objectiu del projecte és el de determinar el rang de temperatures d’ús dels dispositius que incorporin l’espinel·la de NiCo2O4 mesoporosa. Per tal d’analitzar l’estabilitat tèrmica d’aquest material, es realitza un procés de síntesi complet de mostres d’aquestes característiques. S’inicia un procés d’obtenció de nanomotlles de sílice amb mesoestructura SBA-15 i KIT-6 pel mètode de soft-templating. Aquests templates es validen per TEM i EDX i són els emprats per a la síntesi de mostres de NiCo2O4 per hard-templating. Un cop sintetitzades les mostres de NiCo2O4 SBA-15 i KIT-6, es procedeix a validar la qualitat de la seva mesoestructura per TEM, i la seva composició química per EDX i de fases per XRD. Aquestes dues mostres as-prepared passen a ser sotmeses a un seguit de tractaments tèrmics a temperatures de 400ºC, 450ºC, 500ºC, 550ºC i 600ºC. Això permetrà observar per TEM el col·lapse de la mesoestructura i per XRD serà possible detectar i quantificar la segregació de NiO que podria malmetre les propietats del material en qualsevol de les seves aplicacions. Segons l’aparició d’aquests dos efectes negatius, es determinarà una temperatura crítica de funcionalitat del NiCo2O4 mesoporós. També es farà una anàlisi termogravimètrica dels precursors emprats per a la síntesi del NiCo2O4 confinats en templates de sílice: nitrat de cobalt i nitrat de níquel per separat, i una mescla d’ambdós amb proporcions 0,5:1 Ni(II):Co(II). Es podrà observar en quines temperatures tenen lloc el processos físicoquímics patits per aquests precursors, quan té lloc la formació dels òxids pertinents i com afecta la presència dels nanomotlles a cada un d’ells. Finalment, aquest projecte també incideix en l’estudi de la reproductibilitat per hard-templating de l’espinel·la de FeCo2O4, un material força desconegut en format mesoporós. I la caracterització de les mostres as-prepared per TEM, EDX i XRD.

Defining the criteria for the evaluation of self-study multimedia language learning materials: do they facilitate or inhibit learner autonomy?

Durant els darrers anys, s’han publicat un gran nombre de materials multimèdia destinats a l’aprenentatge de llengües, la major part dels quals son CD-ROM dissenyats com a cursos per l’autoaprenentatge. Amb aquests materials, els alumnes poden treballar independentment sense l’assessorament d’un professor, i per aquest motiu s’ha afirmat que promouen i faciliten l’aprenentatge autònom. Aquesta relació, però, no es certa, com Phil Benson i Peter Voller 1997:10) han manifestat encertadament:(…) Such claims are often dubious, however, because of the limited range of options and roles offered to the learner. Nevertheless, technologies of education in the broadest sense can be considered to be either more or less supportive of autonomy. The question is what kind of criteria do we apply in evaluating them? En aquest article presentem una investigació conjunta on es defineixen els criteris que poden ser utilitzats per avaluar materials multimèdia en relació a la seva facilitat per permetre l’aprenentatge autònom. Aquests criteris son la base d’un qüestionari que s’ha emprat per avaluar una selecció de CD-ROM destinats a l’autoaprenentatge de llengües. La estructura d’aquest article és la següent: - Una introducció de l’estudi - Els criteris que s’han utilitzar per la creació del qüestionari - Els resultats generals de l’avaluació - Les conclusions que s’han extret i la seva importància pel disseny instructiu multimèdia

Materials de construcció : de l'aula a l'obra : una experiència d'aprenentatge actiu en un entorn no presencial

L’estudi dels materials de construcció és una part fonamental de la formació de l’estudiantat en l’àmbit de la Enginyeria Civil. En aquest context, una part rellevant de les assignatures de Química de Materials i Materials de Construcció és aquella que fa referència als diversos mètodes d’assaig i procediments que ens permeten analitzar i estudiar les característiques d’un material. Per aquesta raó, és de gran importància que els alumnes puguin disposar d’unes determinades hores en les quals l’aprenentatge es realitza a través de la pràctica en el laboratori dels procediments estudiats a classe i la realització d’un informe posterior en el qual quedin reflectits els coneixements adquirits durant l’activitat en el laboratori. Malauradament, la realització de pràctiques en el laboratori du aparellades una sèrie de limitacions (espai, temps, utilització de reactius perillosos o instrumental sofisticat), que fan que el nombre d’activitats d’aquesta mena sigui necessàriament restringit. D'altra banda, l'estudi dels materials només es completa quan els coneixements adquirits a l'aula i al laboratori surten d'aquests àmbits i es confronten amb les situacions reals amb les quals es pot trobar un enginyer durant l'exercici de la seva professió. L'organització de visites a diverses instal·lacions al llarg del curs cobreix en part aquesta necessitat, tot i alguns inconvenients logístics (grups nombrosos, alumnes de mobilitat reduïda i altres). La finalitat d'aquest projecte ha estat posar en funcionament una dinàmica de treball que permeti a l'estudiantat aprofundir en el coneixement dels materials de construcció i el seu comportament en situacions reals amb les quals es trobarà en l'exercici de la seva professió. Aquesta metodologia es basa en l'ús de materials audiovisuals elaborats sota criteris d'adequació pedagògica i que responen a les demandes professionals del futur enginyer. Les possibilitats ofertes per un entorn virtual d'aprenentatge (tecnologia Moodle) permeten el disseny d'activitats que motivin l’autoaprenentatge de l’alumnat.

Institucions polítiques de Catalunya : creació de materials docents en suport digital que fomentin la interacció amb l'estudiant a partir de la visualització de conceptes

Amb una plantilla, hem elaborat uns materials docents -l'objecte d'estudi dels quals és l’Estatut d'Autonomia de Catalunya de 2006, des d'una perspectiva jurídica -, que corresponen fonamentalment a l’assignatura “Institucions Polítiques de Catalunya” de 4rt. curs de la llicenciatura de Dret de la UAB. Els materials s’han penjat al web http://www.institucionspolitiques.com. L' objectiu de l’acció docent ha estat consolidar una eina interactiva, que fomenti la creativitat i el treball cooperatiu de l’estudiant, que permeti un rol més actiu del professorat, i finalment, es faciliti l’adaptació docent a l’espai europeu d’educació superior. L’experiència s'ha completat amb l’ús del mètode bimodal -campus virtual de la UAB -, amb visites a institucions públiques i amb l’assistència periòdica com a públic a programes de televisió de continguts relacionats amb la matèria. La plantilla per a desenvolupar els diversos temes del programa ha estat la següent: 1.- Redacció del tema; 2.- Visualització de conceptes: quadres sinòptics, esquemes, gràfics; 3.-Bibliografia bàsica. 4.-Legislació i jurisprudència. 5.-Text reproduït. 6.-Qüestions.7.-Temes per al debat. 8.-Test. 9.-Materials complementaris audiovisuals. 10.-Enllaços útils a la xarxa. L'experiència s’ha desenvolupat els dos darrers cursos acadèmics: 2006/07 i 2007/08, i ha girat entorn de l'elaboració i aplicació dels materials elaborats. Ha estat teòrica i pràctica a la vegada. S'ha prestat especial atenció a la feina de l'alumnat fora de l'aula, amb el conseqüent estudi previ i col·laboració en l’elaboració de materials. Cal destacar també que hem aconseguit augmentar la participació de l'alumnat a l’aula, i d'aquesta manera el rol del professor ha esdevingut més dinàmic. Els materials han permès un fàcil i ràpid accés dels estudiants, amb l’objectiu de gaudir d’unes sessions presencials més interactives, i s'ha connectat la Universitat amb la societat, a més de desenvolupar actituds cíviques o de consciència de país en una matèria tan sensible com és l'estudi del dret públic de Catalunya.

Disseny d’un muntatge experimental per les practiques de Resistència de materials

Degut a l’augment del nombre de classes i d’alumnes en l’Àrea de Mecànica de MedisContinus i Teoria d’Estructures (MMCTE), s’ha fet necessari la reestructuració i ocupació denous espais per la realització de les pràctiques de Resistència de materials.Per tal de realitzar les pràctiques al nou laboratori de Resistència de materials, calredissenyar les pràctiques referents a Allargaments longitudinals en bigues sotmeses acompressió i tracció simple i la referent a la Deformada d’una biga biarticulada amb voladís.El disseny de les noves pràctiques ha de complir les condicions exigides pel client. A més,els muntatges de cada pràctica han d’anar muntats sobre un pòrtic adquirit recientment perl’Àrea de Mecànica de Medis Continus i Teoria d’Estructures (MMCTE) que actuaran debancada. La pràctica relacionada amb Allargaments longitudinals en barres sotmeses a compressió itracció simple consta d’un muntatge experimental (Muntatge 1) i un guió de pràctiques perl’alumnat i professorat docent La pràctica relacionada amb la Deformada d’una biga biarticulada amb voladís consta d’unmuntatge experimental (Muntatge 2) i un guió de pràctiques per l’alumnat i professoratdocent. Les dos pràctiques permeten comparar els valors obtinguts experimentalment de cadamuntatge amb uns resultats teòrics i d’aquesta manera validar l’èxit de cada muntatge

Calorimetry of dehydrogenation and dangling-bond recombination in several hydrogenated amorphous silicon materials

Differential scanning calorimetry (DSC) was used to study the dehydrogenation processes that take place in three hydrogenated amorphous silicon materials: nanoparticles, polymorphous silicon, and conventional device-quality amorphous silicon. Comparison of DSC thermograms with evolved gas analysis (EGA) has led to the identification of four dehydrogenation processes arising from polymeric chains (A), SiH groups at the surfaces of internal voids (A'), SiH groups at interfaces (B), and in the bulk (C). All of them are slightly exothermic with enthalpies below 50 meV/H atoms , indicating that, after dissociation of any SiH group, most dangling bonds recombine. The kinetics of the three low-temperature processes [with DSC peak temperatures at around 320 (A),360 (A'), and 430°C (B)] exhibit a kinetic-compensation effect characterized by a linea relationship between the activation entropy and enthalpy, which constitutes their signature. Their Si-H bond-dissociation energies have been determined to be E (Si-H)0=3.14 (A), 3.19 (A'), and 3.28 eV (B). In these cases it was possible to extract the formation energy E(DB) of the dangling bonds that recombine after Si-H bond breaking [0.97 (A), 1.05 (A'), and 1.12 (B)]. It is concluded that E(DB) increases with the degree of confinement and that E(DB)>1.10 eV for the isolated dangling bond in the bulk. After Si-H dissociation and for the low-temperature processes, hydrogen is transported in molecular form and a low relaxation of the silicon network is promoted. This is in contrast to the high-temperature process for which the diffusion of H in atomic form induces a substantial lattice relaxation that, for the conventional amorphous sample, releases energy of around 600 meV per H atom. It is argued that the density of sites in the Si network for H trapping diminishes during atomic diffusion

Experimental and computational study on the synthesis and characterization of self-assembling meso/macroporous materials in highly concentrated emulsions

Report for the scientific sojourn carried out at Massachusetts General Hospital Cancer Center-Harvard Medical School, Estats Units, from 2010 to 2011. The project aims to study the aggregation behavior of amphiphilic molecules in the continuous phase of highly concentrated emulsions, which can be used as templates for the synthesis of meso/macroporous materials. At this stage of the project, we have investigated the self-assembly of diblock and triblock surfactants under the effect of a confined geometry being surrounded by the droplets of the dispersed phase. These droplets limit the growth of the aggregates, deeply modify their orientation and hence alter their spatial arrangement as compared to the self-assembly taking place far enough from any boundary surface, that is in the bulk. By performing Monte Carlo simulations, we have showed that the interface between the dispersed and continuous phases as well as its shape has a significant impact on the structural order of the resulting aggregates and hence on the potential applications of highly concentrated emulsions as reaction media, drug delivery systems, or templates for meso/macroporous materials. Due to the combined effect of symmetry breaking and morphological frustration, very intriguing structures, such as square columnar liquid crystals, twisted X-shaped aggregates, and helical phases of cylindrical aggregates, never observed in the bulk for the same model surfactant, have been found. The presence of other more conventional structures, such as micelles and cubic and hexagonal liquid crystals, formed at low and high amphiphilic concentrations, respectively, further enhance the interest on this already rich aggregation behavior.

Els nous materials s'inspiren en taurons i flors

Els nous materials sintètics, els més revolucionaris, s"inspiraran en la natura, capaç de crear per ella mateixa estructures amb propietats úniques

Improvement of the thermal performance of commercial freezers using phase change materials (PCM)

The aim of this work is to improve the thermal performance of commercial freezers using phase change materials (PCM) and the prove the importance of the correct PCM selection (melting temperature) for each application. To do this a vertical freezer with and without macro encapsulation PCM are used to assess the benefits of using PCM in minimizing temperature fluctuations and to maintain at the lowest possible temperature the freezer under heat of losses.

Preparació de materials híbrids orgànico-inorgànics a partir de sals d'imidazoli

Estudi elaborat a partir d’una estada a l’ Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier, França, durant 2006. S’han sintetitzat materials híbrids orgànico-inorgànics mitjançant el procés sol-gel i altres estratègies sintètiques. En alguns casos, s’ha intentat estructurar aquests materials, ja sigui per autoestructuració o per mitjà de tensioactius. Com a catalitzadors de les reaccions d'hidròlisi i policondensació s’han utilitzat àcids, bases i fluorurs. Els materials obtinguts s’han caracteritzat mitjançant diferents tècniques: BET (Brunauer-Emmett-Teller), TEM (microscopia electrònica de transmissió), SEM (microscòpia electrònica de rastreig), raigs X en pols , IR i RMN (ressonància magnètica nuclear) en estat sòlid. Amb aquests materials es pretén preparar catalitzadors heterogenis de Pd per reaccions d’acoblament creuat, i de Ru per reaccions de metàtesi. També s’han sintetitzat sals d'imidazoli amb cadenes hidrocarbonades llargues amb l'objectiu de preparar gels de sílice amb aquestes molècules atrapades dins la matriu inorgànica. Aquests materials s’utilitzaran com a organocatalitzadors i també es prepararan els corresponents catalitzadors de Pd per reaccions de Heck, Suzuki i Sonogashira. Les sals d’imidazoli s’han utilitzat com a tensioactius en la preparació de gels de sílice estructurats. Aquestes molècules han resultat ser cristalls líquids i s’han caracteritzar mitjançant DSC (differential scanning calorimetry), microscopia òptica i raigs X.

Preparació i caracterització de materials mesoporosos en sistemes tensioactius

Estudi elaborat a partir d’una estada a la Universitat Nacional de Yokohama des de maig fins a mitjans de juny del 2006. S'ha estudiat el comportament fàssic i la preparació de sílica mesoporosa pels nous tensioactius fluorats d'estructura C8F17SO2(C3H7)N(C2H4O)nH (abreujat C8F17(EO)n. El tensioactiu C8F17(EO)n forma micel•les allargades i cristalls líquids en aigua, i per tant pot ser adequat per a la preparació de materials mesoporosos. Sílica mesoestructurada es va preparar pel mètode de precipitació per autoagregació cooperativa. Un estudi sistemàtic es va realitzar, investigant la influència de les concentracions de tensioactiu i precursor (TEOS), l’efecte del pH i de la longitud de cadena de poliòxid d’etilè. Els materials es van caracteritzar per raigs X a angle petit (SAXS), sorció de nitrògen i TEM. Els materials obtinguts presenten diàmetres de por petits i parets de por gruixudes. A més, aquests materials posseeixen altes superfícies específiques, que s’han obtingut emprant concentracions de tensioactiu petites, produint parets de por robustes sense microporositat significativa. La superfície específica es manté durant el procés de calcinació, malgrat un petit encongiment degut a l’entrecreuament de la sílica. Els materials de sílica obtinguts han mostrat ser significativament més robustos que altres materials similars descrits a la bibliografia, com la sílica MCM-41.

Parametric analysis of different compact tension specimens for fracture toughness characterisation in woven composite materials

Estudi elaborat a partir d’una estada a l’ Imperial College London, entre juliol i novembre de 2006. En aquest treball s’ha investigat la geometria més apropiada per a la caracterització de la tenacitat a fractura intralaminar de materials compòsits laminats amb teixit. L’objectiu és assegurar la propagació de l’esquerda sense que la proveta falli abans per cap altre mecanisme de dany per tal de permetre la caracterització experimental de la tenacitat a fractura intralaminar de materials compòsits laminats amb teixit. Amb aquesta fi, s’ha dut a terme l’anàlisi paramètrica de diferents tipus de provetes mitjançant el mètode dels elements finits (FE) combinat amb la virtual crack closure technique (VCCT). Les geometries de les provetes analitzades corresponen a la proveta de l’assaig compact tension (CT) i diferents variacions com la extended compact tension (ECT), la proveta widened compact tension (WCT), tapered compact tension (TCT) i doubly-tapered compact tension (2TCT). Com a resultat d’aquestes anàlisis s’han derivat diferents conclusions per obtenir la geometria de proveta més apropiada per a la caracterització de la tenacitat a fractura intralaminar de materials compòsits laminats amb teixit. A més, també s’han dut a terme una sèrie d’assaigs experimentals per tal de validar els resultats de les anàlisis paramètriques. La concordança trobada entre els resultats numèrics i experimentals és bona tot i la presència d’efectes no previstos durant els assaigs experimentals.

Thickening of phase change materials (PCM) to avoid segregation

Estudi elaborat a partir d’una estada a Çukurova University, Turquia, al juliol del 2006. L’emmagatzematge d’energia tèrmica ha atret interès en aplicacions tèrmiques com l’aigua calenta, la calefacció i l’aire condicionat. Aquests sistemes són útils per corregir la no coincidència entre la oferta i la demanda d’energia. Principalment hi ha dos tipus de sistemes d’emmagatzematge d’energia tèrmica, emmagatzematge amb calor sensible i amb calor latent. L’emmagatzematge amb calor latent és particularment atractiu degut a la seva habilitat de donar una densitat d’emmagatzematge d’energia més alt i la seva característica d’emmagatzemar calor a una temperatura constant corresponent a la temperatura de transició de fase de la substància emmagatzemadora de calor. Les salts hidratades orgàniques tenen certes avantatges com a materials d’emmagatzematge de calor latent sobre els materials orgànics. En canvi, quan les salts hidratades s’utilitzen com a materials de canvi de fase (PCM) apareixen alguns problemes en les aplicacions d’emmagatzematge de calor latent. Aquests són el subrefredament de les salts hidratades quan es congelen degut a les seves dèbils propietats de nucleació, i la separació de fase que hi apareix degut a una fusió incongruent. En aquest estudi, s’estabilitza sal de Glauber (Na2SO4.10H2O) amb diferents concentracions de poliacrilamida i gelatina per prevenir la fusió incongruent. Per prevenir el subrefredament s’utilitza un agent nucleant amb una estructura cristal•lina semblant a la de la sal de Glauber. La capacitat d’emmagatzematge de calor de les mostres de PCM estabilitzades amb diferents concentracions de gels polimèrics es determinen amb DCS i amb el mètode T-history.