Bio-based composites from stone groundwood applied to new product development

This paper deals with the product design, engineering, and material selection intended for the manufacturing of an eco-friendly chair. The final product is expected to combine design attributes with technical and legal feasibility with the implementation of new bio-based materials. Considering the industrial design, a range of objectives and trends were determined after setting the market requirements, and the final concept was proposed and modeled. The product geometry, production technology, and legal specifications were the input data for product engineering. The material selection was based on the technical requirements. Polypropylene (PP) composite materials based on coupled-fiberglass, sized-fiberglass, and coupled-stone ground wood reinforcements were prepared and characterized. Final formulations based on these PP composites are proposed and justified

Determination of corn stalk fibers' strength through modeling of the mechanical properties of its composites

Worldwide cultivation of corn is expanding, due in part to the increasing production of bioethanol. In consequence, huge amounts of corn stalks residues are been produced. Instead of incineration, we transformed the corn stalks into a semichemical pulp and successfully applied it as reinforcement in polypropylene composites. PP composites reinforced with 40% wt corn stalk single fibers were prepared, and their mechanical properties were evaluated. Through mechanical properties modeling of the composites, the intrinsic tensile strength of the cellulosic fibers that constitute the corn stalk have been determined

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.

Caracterización y comparación de las propiedades mecánicas de dos chapas de acero avanzado de alta resistencia (AHSS): TRIP800 y DP800

En el presente trabajo, se lleva a cabo un estudio sobre las propiedades mecánicas de chapa de dos aceros avanzado de alta resistencia. La búsqueda de un modelo teórico que defina su comportamiento en régimen plástico, así como la comparativa de sus resultados con el fin de predecir su comportamiento en etapas de conformado, y ayudar a optimizar los resultados en simulación mediante elementos finitos. También se añade un ejemplo de simulación para ver la importancia de la precisión del cálculo de las propiedades mecánicas en este campo.

Behavior study of pipes after forming, coating and bending

A study of the main types of coatings and its processes that modern industry commonly apply to prevent to the corrosion due to the environmental effects to energetic market pipelines have been done. Extracting main time and temperature range values, coating heat treatment recreation have been applied to x65 pipelines steel grade samples obtained from a pipe which was formed using UOE forming process. Experimental tensile tests and Charpy V‐Notch Impact test have been carried out for a deeply knowledge of the influence on the steel once this recreations are applied. The Yield Strength and toughness have been improved despite lower values in rupture strain and ductile‐brittle temperature transition have been obtained. Finite Element Method have been applied to simulate the entirely pipe cold bending process to predict the mechanical properties and behaviour of the pipe made from x65 steel grade under different conditions.

Síntesi catalítica de nanofibres de carboni a baixa temperatura

La finalitat d'aquest projecte és l'adquisició d'un nou coneixement científic i tecnològic que permeti desenvolupar nous materials a partir de la producció de nanofibres de carboni, que responguin a necessitats de diferents sectors tecnològics i millorin les propietats mecàniques, elèctriques i tèrmiques dels materials existents. En tant això, l’objectiu d’aquest projecte és obtenir una sèrie de mostres de diferents nanofibres de carboni amb propietats controlades. Aquestes estaran generades a partir de diferents paràmetres, com són la temperatura, el temps, el tipus de catalitzador, el tipus de preparació d’aquest i l’aplicació d’un camp magnètic. Un altre dels objectius és realitzar una purificació de les mostres obtingudes. Com també crear diferents compòsits a partir d’una matriu polimèrica termoplàstica d’acrilonitril butadiè estirè (ABS) i nanofibres de carboni, tant purificades com sense purificar, per finalment estudiar les conductivitats elèctriques i tèrmiques dels compòsits elaborats. En aquest estudi s’han emprat materials accessibles comercialment, amb la finalitat d'agilitzar la fase experimental i aconseguir sistemes més fàcilment reproduïbles.

Autoclau pel processament de materials compòsits

Disseny d’un autoclau pel processat de materials compòsits, seguint les especificacions de disseny següents: Diàmetre interior útil: 1500mm, Longitud interior útil 3500mm, Pressió de treball: 12 bars, Temperatura de treball: 250º. A més a més, el sistema ha de disposar en el seu interior de connexions per fer el buit i s’ha d’assegurar l’homogeneïtat tèrmica recirculant l’aire durant el procés

Role of structural saturation and geometry in the luminescence of silicon-based nanostructured materials

The structural saturation and stability, the energy gap, and the density of states of a series of small, silicon-based clusters have been studied by means of the PM3 and some ab initio (HF/6-31G* and 6-311++G**, CIS/6-31G* and MP2/6-31G*) calculations. It is shown that in order to maintain a stable nanometric and tetrahedral silicon crystallite and remove the gap states, the saturation atom or species such as H, F, Cl, OH, O, or N is necessary, and that both the cluster size and the surface species affect the energetic distribution of the density of states. This research suggests that the visible luminescence in the silicon-based nanostructured material essentially arises from the nanometric and crystalline silicon domains but is affected and protected by the surface species, and we have thus linked most of the proposed mechanisms of luminescence for the porous silicon, e.g., the quantum confinement effect due to the cluster size and the effect of Si-based surface complexes.

Aggregate material formulated with MSWI bottom ash and APC fly ash for use as secondary building material

The main goal of this paper is to obtain a granular material formulated with Municipal Solid Waste Incinerarion (MSWI) bottom ash (BA) and air pollution control (APC) ash to be used as secondary building material. Previously, an optimum concrete mixture using both MSWI residues as aggregates was formulated. A compromise between the environmental behaviour and the economy of the process was considered. Unconfined compressive strength and abrasion resistance values were measured in order to evaluate the mechanical properties. From these results, the granular mixture was not suited for certain applications owing to the high BA/APC content and low cement percentages used to reduce the costs of the final product. Nevertheless, the leaching test performed showed that the concentrations of all heavy metals were below the limits established by the current Catalan legislation for their reutilization. Therefore, the material studied might be mainly used in embankments, where high mechanical properties are not needed and environmental safety is assured.

Influencia del contenido de oxigeno sobre la ductilidad del hierro de granos ultra finos obtenido por compactación en caliente

Sabiendo que las propiedades mecánicas de un metal están gobernadas por sumicroestructura y más precisamente por su tamaño de grano, la industria busca desarrollarmateriales con un tamaño de grano nanométrico que tengan comportamientos mecánicosinteresantes: alto limite elástico y ductilidad aceptable.Este proyecto trata de la influencia del oxigeno sobre un material nanoestructurado obtenidopor compactación en caliente de polvo molido de hierro. Con este objetivo, se ha realizadodos polvo de hierro conteniendo cada uno una concentración en oxigeno diferente (0.238 y0.634% másico). Se los han compactado a diferentes temperaturas (575, 600, 625y 650°C).Se ha realizado diferentes pruebas sobre los consolidados: medición de la densidad,dureza, determinación del tamaño de grano, resistencia mecánica y ductilidad medianteensayo de tracción.Las piezas consolidadas con un porcentaje bajo de carbono muestran una buena resistenciacon porcentajes de alargamiento bajos pero suficientes. Para las piezas con altoscontenidos de oxígeno, se ha demostrado que el oxigeno fragiliza el material formandoóxidos que ralentizan el crecimiento de grano a alta temperatura y que dificultan suconsolidación. De esta manera, estas piezas tienen una resistencia teórica mucho mayorpero rompen por rotura frágil.

Influencia del contenido de oxigeno sobre la ductilidad del hierro de granos ultra finos obtenido por compactación en caliente

Sabiendo que las propiedades mecánicas de un metal están gobernadas por sumicroestructura y más precisamente por su tamaño de grano, la industria busca desarrollarmateriales con un tamaño de grano nanométrico que tengan comportamientos mecánicosinteresantes: alto limite elástico y ductilidad aceptable.Este proyecto trata de la influencia del oxigeno sobre un material nanoestructurado obtenidopor compactación en caliente de polvo molido de hierro. Con este objetivo, se ha realizadodos polvo de hierro conteniendo cada uno una concentración en oxigeno diferente (0.238 y0.634% másico). Se los han compactado a diferentes temperaturas (575, 600, 625y 650°C).Se ha realizado diferentes pruebas sobre los consolidados: medición de la densidad,dureza, determinación del tamaño de grano, resistencia mecánica y ductilidad medianteensayo de tracción.Las piezas consolidadas con un porcentaje bajo de carbono muestran una buena resistenciacon porcentajes de alargamiento bajos pero suficientes. Para las piezas con altoscontenidos de oxígeno, se ha demostrado que el oxigeno fragiliza el material formandoóxidos que ralentizan el crecimiento de grano a alta temperatura y que dificultan suconsolidación. De esta manera, estas piezas tienen una resistencia teórica mucho mayorpero rompen por rotura frágil.

Aggregate material formulated with MSWI bottom ash and APC fly ash for use as secondary building material

The main goal of this paper is to obtain a granular material formulated with Municipal Solid Waste Incinerarion (MSWI) bottom ash (BA) and air pollution control (APC) ash to be used as secondary building material. Previously, an optimum concrete mixture using both MSWI residues as aggregates was formulated. A compromise between the environmental behaviour and the economy of the process was considered. Unconfined compressive strength and abrasion resistance values were measured in order to evaluate the mechanical properties. From these results, the granular mixture was not suited for certain applications owing to the high BA/APC content and low cement percentages used to reduce the costs of the final product. Nevertheless, the leaching test performed showed that the concentrations of all heavy metals were below the limits established by the current Catalan legislation for their reutilization. Therefore, the material studied might be mainly used in embankments, where high mechanical properties are not needed and environmental safety is assured.

An Interface Damage Model for the Simulation of Delamination Under Variable-Mode Ratio in Composite Materials

A thermodynamically consistent damage model for the simulation of progressive delamination under variable mode ratio is presented. The model is formulated in the context of the Damage Mechanics. The constitutive equation that results from the definition of the free energy as a function of a damage variable is used to model the initiation and propagation of delamination. A new delamination initiation criterion is developed to assure that the formulation can account for changes in the loading mode in a thermodynamically consistent way. The formulation proposed accounts for crack closure effets avoiding interfacial penetration of two adjacent layers aftercomplete decohesion. The model is implemented in a finite element formulation. The numerical predictions given by the model are compared with experimental results

Els escarabats inspiren nous materials

La natura és sàvia i, després d'anys d'evolució, ha seleccionat materials amb propietats insuperables. Alguns experts creuen que el 80% de les solucions que la ciència busca estan en els animals i les plantes. S'investiga per aconseguir avions inspirats en el vol del cigne, edificis que imitin la termoregulació dels cactus, banyadors basats en les escates dels taurons per reduir la fricció amb l'aigua i materials tan resistents com les teranyines.

Compostos magnéticos moleculares: o desenvolvimento de novos materiais magnéticos nanoestruturados

The development of new magnetic materials has attracted attention of researchers of different areas. In the last decades, a distinguished class of materials emerged in magnetism, in which the magnetic moment is delocalized over molecules. By varying the synthetic conditions it is possible to obtain a large variety of structures and properties using the same starting molecules. These materials have a great scientific appeal due to the possibility of presenting not only magnetic, but also optical or electrical transport properties. In this review we will present an overview of some molecular magnetic compounds, in particular molecular nanomagnets.