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

The effect of lignin as a natural adhesive on the physico-mechanical properties of Vitis vinifera fiberboards

Lignin was used as a natural adhesive to manufacture Vitis vinifera fiberboards. The fiberboards were produced at laboratory scale by adding powdered lignin to material that had previously been steam-exploded under optimized pretreatment and pressing conditions. The kraft lignin used was washed several times with an acidic solution to eliminate any contaminants and low molecular weight compounds. This research studied the effects of amounts of lignin ranging from 5% to 20% on the properties of Vitis vinifera fiberboards. The fiberboard properties evaluated were density, water resistance in terms of thickness swelling, water absorption, and the mechanical properties in terms of modulus of rupture, modulus of elasticity, and internal bond. Results showed that fiberboards made from Vitis vinifera without lignin addition had weaker mechanical properties. However, the fiberboards obtained using acid-washed kraft lignin as a natural adhesive had good mechanical and water resistance properties that fully satisfied the relevant standard specifications

Observation of phonon-induced magnetic deflagration in manganites

Very fast magnetic avalanches in (La, Pr)-based manganites are the signature of a phase transition from an insulating blocked charge-ordered antiferromagnetic state to a charge-delocalized ferromagnetic (CD-FM) state. We report here the experimental observation that this transition does not occur either simultaneously or randomly in the whole sample but there is instead a spatial propagation with a velocity of the order of tens of m/s. Our results show that avalanches originate from the inside of the sample, move to the outside, and occur at values of the applied magnetic field that depend on the CD-FM fraction in the sample. Moreover, upon application of surface acoustic waves at constant magnetic fields, we are able to trigger avalanches at very well-determined values of the temperature and magnetic field. Due to the interaction with the acoustic waves, the number of isolated ferromagnetic clusters in La0.225Pr0.40Ca0.375MnO3 starts to grow across the entire sample in the same way as if it were a magnetic deflagration.

Quantum magnetic deflagration in Mn12 acetate

We report controlled ignition of magnetization reversal avalanches by surface acoustic waves in a single crystal of Mn12 acetate. Our data show that the speed of the avalanche exhibits maxima on the magnetic field at the tunneling resonances of Mn12. Combined with the evidence of magnetic deflagration in Mn12 acetate [Y. Suzuki et al., Phys. Rev. Lett. 95, 147201 (2005)], this suggests a novel physical phenomenon: deflagration assisted by quantum tunneling.

Excitation modes of vortices in submicron magnetic disks

Classical and quantum theory of spin waves in the vortex state of a mesoscopic submicron magnetic disk have been developed with account of the finite mass density of the vortex. Oscillations of the vortex core resemble oscillations of a charged string in a potential well in the presence of the magnetic field. A conventional gyrotropic frequency appears as a gap in the spectrum of spin waves of the vortex. The mass of the vortex has been computed, and the result agrees with experimental findings. The finite vortex mass generates a high-frequency branch of spin waves. The effects of an external magnetic field and dissipation have been addressed.

Optical and microstructural properties of MgF2 UV coatings grown by ion beam sputtering process

The optical, mechanical, and microstructural properties of MgF2 single layers grown by ion beam sputtering have been investigated by spectrophotometric measurements, film stress characterization, x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), x-ray diffraction, and transmission electron microscopy. The deposition conditions, using fluorine reactive gas or not, have been found to greatly influence the optical absorption and the stress of the films as well as their microstructure. The layers grown with fluorine compensation exhibit a regular columnar microstructure and an UV-optical absorption which can be very low, either as deposited or after thermal annealings at very low temperatures. On the contrary, layers grown without fluorine compensation exhibit a less regular microstructure and a high ultraviolet absorption which is particularly hard to cure. On the basis of calculations, it is shown that F centers are responsible for this absorption, whereas all the films were found to be stoichiometric, in the limit of the XPS sensitivity. On the basis of external data taken from literature, our experimental curves are analyzed, so we propose possible diffusion mechanisms which could explain the behaviors of the coatings.

Projecte executiu d'una instal·lació de climatització i control d'un habitatge unifamiliar

Moltes vegades l’usuari d’una instal•lació de climatització o calefacció, no dóna la suficient importància al sistema que l’hi ha de proporcionar un millor confort amb el màxim rendiment. Aquest confort és un factor determinant, entre molts d’altres, de la “qualitat de vida”. Mentre que el rendiment és un factor important a nivell econòmic i ecològic. Tot i tenir prevalença els aspectes d’estalvi energètic, aquests no impliquen haver de renunciar a un confort tèrmic i a un estalvi econòmic. Un dels aspectes que es centra el projecte és promoure l’ús racional de les fonts energètiques (solar, biomassa) per a la correcta climatització dels habitatges. El projecte es desenvolupa en l’àmbit domèstic, concretament correspon a un habitatge unifamiliar. Aquest està situat a la població de Roda de Ter, província de Barcelona. L’objectiu principal del projecte és l’elecció del sistema de climatització i el seu dimensionament, per tal de donar el màxim confort als usuaris que habitin a la vivenda. Criteris ambientals i eficients han estat objecte a considerar pel disseny constructiu de l’habitatge. Una de les mesures importants presses en el projecte, ha estat l’elecció de les diferents parts que formen la instal•lació de climatització. Es fa referència als aïllaments dels tancaments, el sistema solar de recolzament, equips de producció de fred i calor, entre d’altres. En el projecte, s’ha dut a terme un estudi dels diferents tancaments de l’habitatge, tot determinat per a cada un d’ells, el seu coeficient de transmissió tèrmica. Per seleccionar l’equipament més adequat s’ha partit de les condicions climatològiques del municipi de Roda de Ter i s’ha realitzat el càlcul de les necessitats tèrmiques de l’edifici. L’habitatge incorpora una instal•lació de captació solar tèrmica. Aquesta aportarà un suport energètic a tot el sistema de producció de calor, ja sigui per la producció d’aigua calenta sanitària com per el calefactat de la vivenda. La col•locació dels panells a la façana sud tindrà una doble funció: a més de proporcionar energia solar tèrmica, serviran d’elements de protecció solar en la temporada d’estiu. La caldera usada per donar recolzament tèrmic utilitzarà com a combustible el “pellet”. El “pellet” és un tipus de biomassa llenyosa que consta d’un derivat de la fusta en format granulat. Es defineix i es detalla el consum energètic en biomassa, electricitat i cost econòmic anual que ocasionarà la instal.lació dissenyada. El sistema de terra radiant adoptat permetrà el refrescament en èpoques estivals i el calefactat en èpoques hivernals. Aquest donarà el confort tèrmic necessari a cada estança de l’habitatge. En el projecte també es marquen les pautes bàsiques pel control de la instal•lació solar així com el control dels grups de bombament i la mescla d’aigua del terra radiant.

Construcció d'un refugi situat al terme municipal de Vallfogona de Ripollès, pensat com a final d'etapa per a rutes a cavall

Els negocis relacionats amb les activitats de lleure i els esports d’aventura actualment es troben en expansió, buscant majoritàriament el contacte amb la natura. Les rutes a cavall formen part del gran ventall d’opcions, per aquesta qüestió s’ha pensat en construir un refugi utilitzat com a final d’etapa per a rutes a cavall. En la major part del territori, la presència de població humana es manifesta en pobles, viles i ciutats, les quals disposes d’aigua sanitària, corrent elèctric i sistema de clavegueram. Per altra banda en les urbanitzacions o cases aïllades poder gaudir d’aquests serveis suposa una inversió econòmica elevada, que implica la utilització de sistemes alternatius. En el present projecte s’ha triat un emplaçament on portar a terme el final d’etapa amb una sèrie de requisits a complir : bosc a les proximitats, disposar d’un o varis accessos per a vehicles (transport del material d’intendència), tranquil•litat, bones vistes, i cobertura de telèfon mòbil. S’han acceptat les següents limitacions : no disposar de xarxa pública d’electricitat ni d’aigua. I s’han dimensionat les instal•lacions per a un màxim de dotze persones i els seus respectius cavalls. El principal objectiu del projecte és el dimensionament de les necessitats elèctriques, d’aigua i d’aiguacalenta sanitària en condicions autònomes, i utilitzant energies renovables. La valoració de les possibles solucions per condicionar les instal•lacions, i oferir una resposta eficient per la demanda. No és un objectiu específic del treball la potabilització de l’aigua ni el tractament dels residus produïts. S’han aprofitat els diferents desnivells que presenta l’emplaçament triat a l’hora de distribuir les instal•lacions, i s’ha utilitzat un antic cobert de dos pisos ja existent. Com a residència s’ha triat un model de casa prefabricada de muntanya. Com a sistema de subministrament elèctric, s’instal•laran plaques solars fotovoltaiques i un generador de corrent com a sistema auxiliar. La captació d’aigua s’efectuarà a partir d’un pou que es troba en el terreny i de la recollida d el’aigua pluvial, instal•lant dipòsits d’emmagatzemament d’aigua segons les necessitats. S’utilitzarà un equip de cloració per potabilitzar l’aigua de consum utilitzada a la residència. En la producció d’aigua calenta sanitària s’utilitzaran plaques solars tèrmiques i una caldera instantània de gas propà com a suport. Per cuinar s’ha triat una cuina de gas propà i una barbacoa que s’instal•larà a l’exterior. S’instal•larà una llar de foc amb recuperador d’aire a la residència i una fosa sèptica amb un sistema d’infiltració per poder abocar les aigües provinents de la residència. Els fems dels cavalls podran ser utilitzats com adob pel terreny.

Estudi de la influència del lubricant en operacions de mecanització

Els processos de mecanitzat amb arrencament de ferritja consisteixen en arrencar contínuament petits fragments de material de la peça a la que es vol donar forma mitjançant les eines de tall. En treballar amb metalls, aquestes forces de tall són importants, i provoquen el desgast de les eines així com un escalfament important de l’eina i la peça. Per aquest motiu s’introdueixen els olis de tall, amb les principals funcions de refrigerar i lubricar. Tradicionalment, aquests olis de tall s’han subministrat a raig, quedant la zona de treball inundada. Els últims anys, degut a les millores tecnològiques i per intentar estalviar amb olis de tall, s’ha ideat un nou sistema anomenat mínima quantitat de lubricant, el qual subministra petites gotes d’oli, no soluble en aigua, dins un flux d’aire a pressió. Aquest sistema, a més, s’injecta prop de la zona de treball, on és estricament necessari. Aquest sistema redueix considerablement el consum d’oli de tall, i a més, augmenta l’eficiència de lalubricació. A part, elimina els posteriors tractaments per reciclar l’oli de tall un cop perd les seves propietats. Per aquest motiu, es pretén estudiar la utilització d’un mètode semblant al de la mínima quantitat de lubricant, subministrant el mateix oli de tall que s’utilitza convencionalment però polvoritzar per tal de convertir-lo en un aerosol

Estudi de la recuperació de la calor de les aigües residuals urbanes per la climatització d’una piscina

Estudi de la climatització d'una instal•lació esportiva,concretament una piscina coberta municipal, a partir de la calor recuperada de les aigües residuals urbanes (ARU) que produeix una població de 30.000 habitants. En la primera part de l'estudi s'ha calculat la potència màxima per cobrir les quatrenecessitats de la instal•lació en règim estacionari, que ha resultat ser de 265,8 kW,repartits en 69,1 kW per cobrir les necessitats del vas de la piscina, 102,5 kW percobrir les necessitats en l'aire interior de la sala de la piscina, 30,2 kW per cobrir lesnecessitats tèrmiques calorífiques de les sales annexes i 64 kW per cobrir lesnecessitats en la producció d'aigua calenta sanitària (ACS). A continuació també s'hadeterminat l'estimació de la despesa total anual de la instal•lació que és de 1.179MWh/any. El 48% aproximadament de la despesa total es destina a cobrir lesnecessitats del vas de la piscina, el 28% per cobrir la producció d'ACS, el 20% percobrir les necessitats de la sala de la piscina i el 4% per cobrir les necessitatscalorífiques a hivern de les sales annexes

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.

HRTEM assessment of Wurtzite and Zinc-Blende phases in GaAs nanowires for optoelectronic devices

Màster en Nanociència i Nanotecnologia. Curs 2007-2008. Directors: Francesca Peiró i Martínez and Jordi Arbiol i Cobos

Systematic trends in self-consistent calculations of linear quantum wires

Systematic trends in the properties of a linear split-gate heterojunction are studied by solving iteratively the Poisson and Schrödinger equations for different gate potentials and temperatures. A two-dimensional approximation is presented that is much simpler in the numerical implementation and that accurately reproduces all significant trends. In deriving this approximation, we provide a rigorous and quantitative basis for the formulation of models that assumes a two-dimensional character for the electron gas at the junction.