Las chapas de acero recubiertas con cinc o aleaciones Zn-Fe y Zn-Ni se emplean en la construcción de carrocerías de automóvil para mejorar la resistencia a la corrosión. Entre los diferentes recubrimientos, las aleaciones Zn-Ni en el rango 11-14%Ni, aplicadas por vía electrolítica, ofrecen una superior resistencia frente a la corrosión y excelente soldabilidad, pero han visto limitado un uso extensivo debido a factores de coste y, desde el punto de vista tecnológico, a que presentan habitualmente problemas durante la embutición .debido al desprendimiento de polvos que contaminan o ensucian las matrices y a fenómenos de roturas o gripado con las matrices. En comparación con las propiedades mecánicas del material de las chapas, cuyos efectos sobre el proceso de embutición son bien conocidos, los fenómenos derivados del comportamiento tribológico de este tipo de recubrimientos no han recibido prácticamente atención en la bibliografía: compatibilidad lubricantes-materiales-matrices, efectos de los acabados superficiales, efectos de la presión local y la velocidad, etc. El objetivo de esta tesis es el análisis del comportamiento tribológico de las chapas recubiertas con Zn-Ni en las condiciones operacionales características del proceso de embutición actualmente empleado en la fabricación de componentes de carrocerías de automóviles. Se analizan los efectos de las variables que controlan los valores de fricción, incluyendo los efectos de las variables externas: presiones, velocidades, viscosidad y aditivos de lubricantes, y las variables intrínsecas del material, con especial atención a la evolución de las superficies reales de contacto y a los fenómenos de aplastamiento de asperezas de la topografía superficial. Adicionalmente, se analiza el efecto de tratamientos superficiales de nitruración aplicados sobre las matrices, con el fin de determinar posibles mejoras en relación con la fricción y con el desgaste. La evaluación experimental del comportamiento tribológico se ha llevado a cabo en un equipo de ensayos de contacto plano-plano, especialmente diseñado para este fin. Mediante pasadas múltiples se reproducen las condiciones de deterioro o dañado superficial acumulativo características de los procesos reales. Debido a las altas presiones de contacto y a la baja viscosidad de los lubricantes de embutición, las condiciones de contacto reales y las empleadas en estos ensayos se producen en un régimen de lubricación límite. Los resultados de estos ensayos de contacto plano-plano se han complementado con ensayos en equipos pin-on-disk , en los que es posible extender las condiciones operaciones a contactos en seco y a contactos con lubricación superabundante o de capa gruesa. Los resultados de los ensayos indican que, en las condiciones de lubricación límite, los valores del coeficiente de fricción presentan una elevada dispersión, desde valores del orden de 0.10 hasta valores del orden de 0.40, próximos a los valores obtenidos en condiciones de lubricación seca en ensayos pin on disc. El mantenimiento de valores estables de los coeficientes de fricción en el rango 0.10-0.15 depende fundamentalmente de la disponibilidad de lubricante en la zona de contacto y de las condiciones que favorecen la formación de capas límite. Los mecanismos de deformación plástica superficial de estos recubrimientos son claramente diferentes de los observados en chapas recubiertas con cinc puro. El aplastamiento y el crecimiento de las superficies de contacto se produce por aplastamiento de las asperezas sub-superficiales del propio acero de las chapas, cuya dureza es sensiblemente inferior a la dureza del propio recubrimiento Zn-Ni (HV=315 HV). / Pérez Puig, MA. (2013). Investigación del comportamiento tribológico de chapas recubiertas con Zn-Ni en el proceso de embutición de piezas de automoviles [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/34791

El uso de envases plásticos, constituidos por materiales poliméricos derivados del petróleo, se ha extendido en muchas aplicaciones debido a su disponibilidad a gran escala, bajo coste de producción, gran versatilidad y buenas propiedades barrera. Sin embargo, representan un importante impacto medioambiental y una fuente enorme de generación de residuos de difícil eliminación. Como respuesta a este problema se ha planteado la prevención de la contaminación ambiental mediante el uso de biopolímeros como el poli(ácido láctico), PLA. Tras el uso de estos productos, el PLA puede ser recuperado a través de procesos mecánicos (triturado-transformación térmica) o químicos (hidrólisis), o bien ser depositado junto con la materia orgánica para la formación de compost. Además de los estudios intensivos de la biodegradabilidad del PLA en condiciones de compostaje, la estabilidad térmica y el comportamiento durante la degradación térmica cobran importancia para la transformación, aplicación, y el reciclado térmico. La aplicación de la tecnología de pirólisis al tratamiento de residuos ha ganado aceptación en la industria. La pirólisis de residuos de PLA puede ser económica y medioambientalmente atractiva. Para estudiar los cambios estructurales de los materiales, la pirólisis es una técnica analítica mucho más sensible que las técnicas térmicas analíticas utilizadas comúnmente como termogravimetría (TGA), o calorimetría diferencial de barrido (DSC). La combinación de la pirólisis acoplada a cromatografía de gases y con el espectrómetro de masas (Py-GC-MS), resulta una herramienta ventajosa para la caracterización de polímeros. La pirolisis produce compuestos volátiles los cuales pueden ser identificados y también cuantificados. De esta manera, la Py-GC-MS resulta una técnica analítica muy útil para obtener información sobre las reacciones química de degradación de los polímeros inducidas por la temperatura, puede proporcionar información de la cinética de descomposición de los polímeros y de la composición de los productos obtenidos de la degradación térmica. El PLA es un bipoliéster obtenido de la polimerización del ácido láctico. Es un polímero termoplástico biodegradable, que puede obtenerse a partir de productos agrícolas simples como el maíz. En la actualidad el PLA se encuentra disponible en el mercado en aplicaciones prácticas como cubiertos, platos, tazas, tapas, bolsas, films, y aplicaciones de envasado de alimentos. El PLA ha cobrado especial interés debido su disponibilidad en el mercado, bajo coste, y su potencial para reemplazar a otros polímeros derivados del petróleo, como poliestireno o polietilentereftalato, utilizados en el envasado de alimentos. El PLA se reconoce como seguro en aplicaciones de envasado de alimentos, clasificado como GRAS (Generally Recognized As Safe) por la FDA. El uso de PLA se encuentra limitado debido a que presenta algunas restricciones en cuanto a sus propiedades barrera, mecánicas, y térmicas. En este sentido, la alta fragilidad del PLA limita tanto su capacidad de proceso como sus aplicaciones y una manera de mejorar el comportamiento mecánico del PLA es mediante la adición de plastificantes. No obstante, la adición de plastificante como modificadores del PLA se encuentra limitada por los requisitos de su aplicación final. Así, para el envasado de alimentos sólo se pueden añadir plastificantes no tóxicos y aprovados para el contacto con alimentos. Para modificar al PLA también se ha estudiado la mezcla con otros polimeros, en este sentido el Polihidroxibutirato (PHB), es capaz de aumentar la cristalinidad del PLA. El PHB es un polímero biodegradable, biocompatible, de regular cristalinidad y moderada resistencia mecánica, utilizado en varias aplicaciones, como por ejemplo, en la fabricación de envases plásticos biodegradables. Al obtenerse a partir de fuentes de carbono naturales renovables, como maíz representa un material biodegradable prometedor para reemplazar otros polímeros sintéticos. / Arrieta, MP. (2014). Films de PLA y PLA-PHB plastificados para su aplicación en envases de alimentos. Caracterización y análisis de los procesos de degradación [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/39338 / Premios Extraordinarios de tesis doctorales

[EN] Microwave material sintering provides many advantages over conventional methods. This is a non-conventional technique, where materials absorb and convert electromagnetic energy into heat. The heating process is very different from other methods where heat is transferred through mechanisms of conduction, radiation and convection. The main advantages of microwave sintering can be summarized into three main points: reducing processing time and production costs, environmental benefits and processing flexibility. Therefore, microwaves are an attractive alternative to other sintering methods. The main aim of this thesis is to obtain dense lithium aluminosilicate (LAS) ceramics with adequate mechanical performance and exceptional features by the non-conventional sintering technique of microwave heating for specific applications. The high thermal stability of these materials makes them useful for microelectronics, precision optics and aerospace technologies. Mechanical and thermal properties can be improved by microwave sintering technique. To achieve this goal, the microwave sintering equipment will be optimized in order to obtain solid-state LAS materials and their final properties will be evaluated. As a complimentary phase, the feasibility of improving such properties by the addition of selected second phases, such as alumina and graphene, will be investigated. / [ES] La sinterización de materiales por medio de las microondas aporta muchas ventajas frente a los métodos convencionales. Se trata de una técnica no-convencional donde los materiales absorben las ondas electromagnéticas y las transforman en calor. Este proceso es muy diferente de otros métodos, donde el calor es transferido a través de los mecanismos de conducción, radiación y convección. Las principales ventajas de la sinterización por microondas se puede resumir en tres: reducción de tiempos y costes económicos de producción, beneficios medioambientales y flexibilidad del procesado. Por lo tanto, las microondas son una clara alternativa a otros métodos de sinterización. El objetivo final de esta Tesis Doctoral es la obtención, mediante la técnica de sinterización no convencional de microondas, de materiales cerámicos basados en aluminosilicato de litio (LAS) densos, que reúnan unas prestaciones mecánicas adecuadas y unas funcionalidades excepcionales, para su utilización en aplicaciones específicas. La alta estabilidad térmica de estos materiales los hace idóneos para aplicaciones en el campo de la microelectrónica, la óptica de precisión y la tecnología aeroespacial. Mediante la utilización de las microondas, se pretende mejorar sus propiedades finales, tanto mecánicas como térmicas. Para lograr este objetivo, se adaptarán los equipos de microondas a la sinterización de los materiales de LAS en estado cristalino y se evaluarán sus propiedades finales. En una última fase, se estudiará la viabilidad de mejorar las propiedades de los materiales obtenidos en la etapa anterior, mediante la adición de segundas fases seleccionadas: alúmina y grafeno. / [CA] La sinterització de materials per mitjà de les microones aporta molts avantatges enfront dels mètodes convencionals. Es tracta d'una tècnica no-convencional on els materials absorbeixen les ones electromagnètiques i les transformen en calor. Aquest procés és molt diferent d'altres mètodes, on la calor és transferida per mig dels mecanismes de conducció, radiació i convecció. Els principals avantatges de la sinterització per microones es poden resumir en tres: reducció de temps i costos econòmics de producció, beneficis mediambientals i flexibilitat del processament. Per tant, les microones són una clara alternativa a altres mètodes de sinterització. L'objectiu final d'aquesta Tesi Doctoral és l'obtenció, mitjançant la tècnica de sinterització no-convencional de microones, de materials ceràmics basats en aluminosilicats de liti (LAS) densos, que reunisquen unes prestacions mecàniques adequades i unes funcionalitats excepcionals, per a la seua utilització en aplicacions específiques. L'alta estabilitat tèrmica d'aquests materials els fa idonis per a aplicacions en el camp de la microelectrònica, l'òptica de precisió i la tecnologia aeroespacial. Mitjançant la utilització de les microones, es pretén millorar les seues propietats finals, tant mecàniques com tèrmiques. Per a aconseguir aquest objectiu, s'adaptaran els equips de microones a la sinterització dels materials de LAS en estat cristal·lí i s'avaluaran les seues propietats finals. En una última fase, s'estudiarà la viabilitat de millorar les propietats dels materials obtinguts en l'etapa anterior, mitjançant l'addició de segones fases seleccionades: l'alúmina i el grafé. / Benavente Martínez, R. (2015). DESARROLLO DE MATERIALES CERÁMICOS AVANZADOS CON ALTAS PRESTACIONES MEDIANTE TÉCNICAS NO CONVENCIONALES DE SINTERIZACIÓN: MICROONDAS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/49358 / Premios Extraordinarios de tesis doctorales

Tesis por compendio / [EN] The current PhD thesis deals with the development and characterization of novel nanocomposites based on biodegradable poly(mannitol sebacate) (PMS) matrices with tailored properties and shape-memory capabilities for biomedical applications. Two types of fillers -cellulose nanocrystals (CNC) and electrospun poly(lactic acid) nanofibers (NF-PLA)- were used as reinforcement in order to induce and/or enhance the shape-memory properties of PMS matrices. Also, different crosslinking profiles and stoichiometric ratios between mannitol and sebacic acid (1:1 and 1:2) were studied and evaluated to obtain samples with low and high degrees of crosslinking. An appropriate combination of the crosslinking profile and the monomer ratio for PMS matrix, as well as the addition of low content of CNC, allowed the development of PMS/CNC nanocomposites with a wide range of mechanical properties and degradation profiles. On the other hand, highly oriented poly(lactic acid) (PLA) nanofiber mats obtained by electrospinning were embedded in the PMS matrices. An enhancement of up to 53-fold in the Young's modulus was observed for PMS/NF-PLA nanocomposites filled with 15 wt% of PLA nanofibers. The incorporation of fillers (CNC and NF-PLA) allowed the development of thermally active shape-memory nanocomposites with an enhancement of parameters such as recovery stress and shape fixity. The electrospun PLA-reinforced nanocomposites, offered the best balance of mechanical and thermal properties, as well as a greater control of the transition temperature for switching the change of shape, within a useful range of temperatures. Owing to that, these materials may be of interest as smart responsive systems in long-term biomedical applications. / [ES] La presente tesis doctoral, se centra en el desarrollo y caracterización de nuevos nanocompuestos biodegradables, a partir de matrices de poli(mannitol sebacato) (PMS) con propiedades a medida y capacidades de memoria de forma para aplicaciones biomédicas. Dos tipos de cargas -nanocristales de celulosa (CNC) y nanofibras de ácido poliláctico (NF-PLA) obtenidas mediante electrospinning- se han utilizado como refuerzo, con la finalidad de inducir y/o mejorar las propiedades de memoria de forma en matrices de PMS. Se han estudiado y evaluado diferentes tratamientos de curado y ratios de reacción entre el mannitol y ácido sebácico (1:1 y 1:2), con la finalidad de obtener muestras con bajo y alto grado de reticulación. Una combinación adecuada del tratamiento de curado y el ratio entre monómeros del PMS, así como la adición de bajos contenidos de CNC, permitió desarrollar nanocompuestos de PMS/CNC con un amplio rango de propiedades mecánicas y perfiles de degradación. Por otro lado, se han producido mats de nanofibras de ácido poliláctico (PLA) con alta orientación mediante la técnica de electrospinning, para embeberse en matrices de PMS, observándose una mejora de hasta 53 veces en el módulo de Young para nanocompuestos de PMS/NF-PLA con un 15% en peso de nanofibras. La incorporación de cargas (CNC y NF-PLA) permitió el desarrollo de nanocompuestos con memoria de forma activada térmicamente, con una mejora de parámetros tales como la fuerza de recuperación y la capacidad de fijación. Los nanocompuestos reforzados con NF-PLA obtenidas por electrospinning, ofrecieron el mejor balance de propiedades mecánicas y térmicas, así como un mayor control de la temperatura de transición para la activación del cambio de forma en un intervalo útil de temperaturas. Por todo ello, estos materiales pueden resultar de interés como sistemas activos en aplicaciones biomédicas de larga duración. / [CA] La present tesi doctoral se centra en el desenvolupament i caracterització de nous nanocompostos biodegradables a partir de matrius de poli(mannitol sebacato) (PMS) amb propietats a mesura i capacitats de memòria de forma per a aplicacions biomèdiques. Dos tipus de càrregues -nanocristals de cel·lulosa (CNC) i nanofibres d'àcid polilàctic (NF-PLA) obtingudes mitjançant electrospinning- s'han utilitzat com a reforç amb la finalitat d'induir i/o millorar les propietats de memòria de forma en matrius de PMS. S'han estudiat i avaluat diferents tractaments de curat i ràtios de reacció entre el mannitol i àcid sebàcic (1:1 i 1:2) amb la finalitat d'obtenir mostres amb baix i alt grau de reticulació. Una combinació adequada del tractament de curat i el ràtio entre monòmers del PMS, així com l'addició de baixos continguts de CNC, va permetre desenvolupar nanocompostos de PMS/CNC amb un ampli rang de propietats mecàniques i perfils de degradació. D'altra banda, s'han produït mats de nanofibres d'àcid polilàctic (PLA) amb alta orientació mitjançant la tècnica de electrospinning, per embeure's en matrius de PMS, observant-se una millora de fins a 53 vegades en el mòdul de Young per nanocompostos de PMS/NF-PLA amb un 15% en pes de nanofibres. La incorporació de càrregues (CNC i NF-PLA) va permetre el desenvolupament de nanocompostos amb memòria de forma activada tèrmicament, amb una millora de paràmetres tals com la força de recuperació i la capacitat de fixació. Els nanocompostos reforçats amb NF-PLA obtingudes per electrospinning, van oferir el millor balanç de propietats mecàniques i tèrmiques, així com un major control de la temperatura de transició per a l'activació del canvi de forma en un interval útil de temperatures. Per tot això, aquests materials poden resultar d'interés com a sistemes actius en aplicacions biomèdiques de llarga durada. / Sonseca Olalla, A. (2015). DEVELOPMENT OF SHAPE-MEMORY COMPOSITES BASED ON A BIODEGRADABLE POLYESTER ELASTOMER [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/54129 / Compendio

[EN] In this work, a research on the durability of the hydrophilic behavior of films and nonwovens of polypropylene, PP (of different weights) using low-pressure discharge luminescence plasma technology with a mixture of gases CH4-O2 80:20, as well as on the improvement of technological properties (absorption) in such nonwovens for applications in the field of filtration has been carried out. Firstly, the effects of plasma on PP films with different treatment times have been studied in detail, optimizing previously the treatment power. The hydrophilic behavior variation (wettability) has been evaluated by studying the contact angles and surface energy with different measuring liquids. The variation of the chemical structure/composition (functionalization) of the surface has been studied for different times of treatment by attenuated total reflection Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR-ATR) and the x-rays photoelectron spectroscopy (XPS). The evaluation of changes in the topography (morphology and surface roughness) has been done by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). As a complement, weight variation has been studied for obtaining information about deposition or etching of material on the film surface. Once the treatment time has been optimized, a study on the durability of the hydrophilic properties obtained has been carried out through the monitoring of changes in the contact angles, surface energy and the chemical composition/functionalization of film surface for different ageing times and in different conditions. Finally, the improvement of wettability on PP nonwoven substrates of different weights and its durability have been evaluated for different treatment times. At technological level, the improvement of the absorption and filtration properties of these substrates has been studied by measuring the absorption capacity and absorption time of the liquid as well as its propagation velocity. For the PP film, the increase of wettability depends on the power and treatment time with plasma CH4-O2 80:20, being 150 W and 60 seconds of treatment the optimal values. The main mechanism of this plasma is the surface functionalization by inclusion of active species (containing oxygen) by deposition of a thin layer of functionalized polymer (plasmapolymerisation) and slight modification of the topography (predominance of deposition against etching). In general, the hydrophobic recovery process (ageing) with CH4- O2 occurs to a lesser extent than in other gases (O2, N2, Ar, etc.) due to the presence of an organic component promotes the plasmapolymerisation and oxygen allows the formation of oxygen species. Improvement of treatment remains acceptable after three weeks of ageing at environmental conditions. Furthermore, ageing is more pronounced in more aggressive conditions (especially temperature), by promoting diffusion or movement of low molecular weight organic species as well as the reorganization of different polar groups towards the core of the material. In general, the mentioned plasma treatment causes a significant improvement in the wetting properties of different PP nonwoven substrates, regardless of the weight, and this is reflected through the improvement of various properties related to the absorption phenomena: absorption capacity and absorption velocity of the liquid and its wetting time. In this way, increases its absorption capacity and possibilities for using in filtration applications. Degradation marks or significant changes in surface morphology are not appreciated and the effects of the treatment are still at acceptable levels after three weeks of treatment. / [ES] En este trabajo,se ha llevado a cabo una investigación sobre la durabilidad del comportamiento hidrofílico de films y no tejidos de polipropileno,PP (de diferentes gramajes) mediante el empleo de tecnología de plasma de baja presión por descarga luminiscente con mezcla de gases CH4-O2 80:20,así como la mejora de propiedades tecnológicas (absorción) en dichos no tejidos para su aplicación en el campo de la filtración. En primer lugar,se han estudiado en detalle los efectos del plasma sobre los films de PP con diferentes tiempos de tratamiento optimizando inicialmente la potencia. La variación del comportamiento hidrofílico(humectabilidad) se ha evaluado mediante el estudio de los ángulos de contacto y energía superficial con diferentes líquidos de medida. La variación de la estructura/composición química (funcionalización) de la superficie se ha estudiado para diferentes tiempos de tratamiento mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier con reflectancia total atenuada(FTIR-ATR) y espectroscopía fotoelectrónica de rayos X(XPS). La evaluación de los cambios en la topografía (morfología y rugosidad) se ha realizado mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía de fuerza atómica (AFM). De forma complementaria,se ha estudiado la variación de peso para obtener información sobre la deposición o arranque de material en la superficie del film. Una vez optimizado el tiempo de tratamiento,se ha llevado a cabo un estudio sobre la durabilidad de las propiedades hidrofílicas obtenidas a través del seguimiento de los cambios en los ángulos de contacto, energía superficial y en la composición química/funcionalización de la superficie del film para diferentes tiempos de envejecimiento y en diferentes condiciones. Finalmente,se ha evaluado la mejora de la humectabilidad sobre substratos no tejidos de PP de diferentes gramajes a distintos tiempos de tratamiento así como su durabilidad. A nivel tecnológico,la mejora de las propiedades de absorción y filtración de dichos substratos se ha estudiado mediante la medida de la capacidad y el tiempo de absorción del líquido así como su velocidad de propagación. Para el film de PP, el incremento de humectabilidad es función del tiempo y potencia de tratamiento con plasma CH4-O2 80:20 siendo sus valores óptimos 150 W y 60 segundos de tratamiento. El mecanismo principal de actuación de dicho plasma es la funcionalización superficial por inserción de especies activas (que contienen oxígeno) por deposición de una fina capa de polímero funcionalizado (plasmapolimerización) y ligera modificación de la topografía (predominio de deposición frente a abrasión). De forma general, el proceso de recuperación hidrofóbica (envejecimiento) con CH4-O2 se produce en menor extensión que cuando se utilizan otros gases (O2,N2,Ar,etc.) debido a que la presencia de un componente orgánico favorece la plasmapolimerización y el oxígeno permite la formación de especies oxigenadas. La mejora del tratamiento se mantiene aceptable tras tres semanas de envejecimiento en condiciones ambientales. Asimismo,el envejecimiento es más acusado en condiciones más agresivas (especialmente de temperatura),por favorecer la difusión o movimiento de especies orgánicas de bajo peso molecular así como la reordenación de diferentes grupos polares hacia el interior. En general,el tratamiento con dicho plasma provoca una notable mejora en las propiedades humectantes de los diferentes substratos no tejidos de PP,independientemente del gramaje,y ésta queda reflejada a través de la mejora de varias propiedades ligadas a los fenómenos de absorción:capacidad y velocidad de absorción de líquido y tiempo de mojado. De esta forma,se incrementa su capacidad de absorción y las posibilidades de utilización en filtración. No se aprecian signos de degradación ni cambios significativos de morfología superficial y los efectos del tr / [CA] En este treball, s'ha dut a terme una investigació sobre la durabilitat del comportament hidrofílic de films i no teixits de polipropilè, PP (de diferents gramatges) per mitjà de la utilització de tecnologia de plasma de baixa pressió per descàrrega luminiscent amb mescla de gasos CH4-O2 80:20 així com la millora de propietats tecnològiques (absorció) en aquests no teixits per a la seua aplicació en el camp de la filtració. En primer lloc, s'han estudiat en detall els efectes del plasma sobre els films de PP amb diferents temps de tractament optimitzant inicialment la potència. La variació del comportament hidrofílic (humectabilitat) s'ha avaluat per mitjà de l'estudi dels angles de contacte i energia superficial amb diferents líquids de mesura. La variació de l'estructura/composició química (funcionalització) de la superfície s'ha estudiat per a diferents temps de tractament per mitjà d'espectroscòpia infraroja per transformada de Fourier amb reflectància total atenuada (FTIR-ATR) i espectroscòpia fotoelectrónica de rajos X (XPS). L'avaluació dels canvis en la topografia (morfologia i rugositat) s'ha realitzat per mitjà de microscòpia electrònica d'agranat (SEM) i microscòpia de força atòmica (AFM). De forma complementària, s'ha estudiat la variació de pes per a obtindre informació sobre la deposició o arrancada de material en la superfície del film. Una vegada optimitzat el temps de tractament, s'ha dut a terme un estudi sobre la durabilitat de les propietats hidrofíliques obtingudes a través del seguiment dels canvis en els angles de contacte, energia superficial i en la composició química/funcionalització de la superfície del film per a diferents temps d'envelliment i en diferents condicions. Finalment, s'ha avaluat la millora de l'humectabilitat sobre substrats no teixits de PP de diferents gramatges a distints temps de tractament així com la seua durabilitat. A nivell tecnològic, la millora de les propietats d'absorció i filtració dels substrats s'ha estudiat per mitjà de la mesura de la capacitat i temps d'absorció del líquid així com la seua velocitat de propagació. Per al film de PP, l'increment de humectabilitat és funció del temps i potència de tractament amb plasma CH4-O2 80:20 sent els seus valors òptims 150 W i 60 segons de tractament. El mecanisme principal d'actuació d'aquest plasma és la funcionalització superficial per inserció d'espècies actives (que contenen oxigen) per deposició d'una fina capa de polímer funcionalitzat (plasmapolimerització) i lleugera modificació de la topografia (predomini de deposició enfront d'abrasió). De forma general, el procés de recuperació hidrofòbica (envelliment) amb CH4-O2 es produïx en menor extensió que quan s'utilitzen altres gasos (O2, N2, Ar, etc.) pel fet que la presència d'un component orgànic afavorix la plasmapolimerització i l'oxigen permet la formació d'espècies oxigenades. La millora del tractament es manté acceptable després de tres setmanes d'envelliment en condicions ambientals. Així mateix, l'envelliment és més acusat en condicions més agressives (especialment de temperatura), per afavorir la difusió o moviment d'espècies orgàniques de baix pes molecular així com la reordenació de diferents grups polars cap a l'interior. En general, el tractament amb aquest plasma provoca una notable millora en les propietats humectants dels diferents substrats no teixits de PP, independentment del gramatge, i ésta queda reflectida a través de la millora de diverses propietats lligades als fenòmens d'absorció: capacitat i velocitat d'absorció de líquid i temps de mullat. D'aquesta manera, s'incrementa la seua capacitat d'absorció i les possibilitats d'utilització en filtració. No s'aprecien signes de degradació ni canvis significatius de morfologia superficial i els efectes del tractament encara es mantenen en nivells acceptables després de tres setmanes del tractam / López Ferre, RM. (2015). ESTUDIO DE LA DURABILIDAD DEL PLASMA DE BAJA PRESIÓN CH4-O2 SOBRE FILMS Y NO TEJIDOS DE POLIPROPILENO. MEJORA DE LA ABSORCIÓN DE LOS NO TEJIDOS DE POLIPROPILENO PARA APLICACIONES EN FILTRACIÓN [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/58985

[EN] The work presented here focuses on the study of the acoustic behavior of rigid structure granular materials derived from natural products. Lightening materials are employed in construction. Severals products are extracted directly from quarry, being processed in industrial treatment plants to obtain the required properties. These materials do not contribute to environmental pollution from the point of view of the product nature. Products as arlite and vermiculite are available in the market with different particle sizes. These materials have very interesting properties: they exhibit high porosity, withstand high temperatures, have advantages from an economic point of view and their density is low. These lightweight materials are used in applications as loose material for various purposes: gardening, filling landfills or thermal insulation, among other examples. However, porous granular products obtained from expanded clay aggregates or vermiculite in cement mortar open a wide field of possibilities: acoustic screens to reduce acoustic impact in public or residential areas, absorbent material seen or hidden for walls and ceilings, etc. The potential of these granular materials in construction is interesting as they allow formation of prefabricated panels with multiple aesthetic geometries obtained under formwork molds. In this thesis the use of such composites is proposed in order to increase the sound attenuation in industrial noise control devices, such as silencers used in energy production plants, combustion engines, ventilation systems and air conditioning. To do this, the evaluation of properties as well as acoustic and non-acoustic parameters is carried out of various particle sizes obtained with arlite and vermiculite and the acoustic absorption coefficient is also obtained. The high temperature resistance of the granular material enables their use in severals industrial applications, including those discussed above in the field of industrial noise control devices. The feasibility of the solutions examined and proposed in this PhD thesis as sound-absorbing material to use inside silencers is an aspect to consider and its application in this sector is studied. It is interesting to obtain a granular product with sufficient consistency. As it is shown in the work , the amount of cement used in the preparation of the mortar sets the grain size of the final product and is decisive for a lightweight strength material in practical applications. The influence of the dosing of raw materials in the preparation of the mixture is analyzed. This effect is very important in vermiculite. After an exhaustive process, five granular compounds (2 from arlite and 3 from vermiculite) with different grain size are analized and acoustically studied. Sound absorption coefficient and flow resistivity are experimentally measured. Other non-acoustic parameters such as porosity, tortuosity and pore size distribution were experimentally determined. The implementation of these parameters in a theoretical model to predict acoustic performance has allowed the quantification of the sound absorption quickly and accurately without using the impedance tube. Of the various approaches available in the literature, Horoshenkov and Swift model for acoustical prediction in granular materials is selected due to its accuracy and the reduced number of parameters involved, as well as the possibility of obtaining these parameters with the available experimental equipment of the research team within which this PhD thesis is framed. The potencial and viability of these developed granular products for noise control in industrial applications (mufflers used in power production plants, engines, ventilation systems, etc.) is analyzed in the test bench available at the Department. / [ES] La memoria aquí presentada se centra en el estudio del comportamiento acústico de materiales granulares de estructura rígida obtenidos a partir de productos naturales. En el sector de la edificación se dispone de materiales con baja densidad que se emplean asiduamente en la construcción. Entre ellos, los productos que son extraídos directamente de cantera, procesados en planta de tratamiento industrial para obtener las propiedades adecuadas, no suponen una carga medioambiental desde el punto de vista de la naturaleza del material. Productos como la arlita y la vermiculita se encuentran disponibles en el mercado con distintas granulometrías. Estos materiales tienen propiedades muy interesantes: presentan alta porosidad, soportan altas temperaturas, son ventajosos desde un punto de vista económico y disponen de baja densidad. Estos materiales ligeros se utilizan en diversas aplicaciones como material suelto para diversos fines: jardinería, relleno de terraplenes o aislante térmico, entre otros ejemplos. Sin embargo, la obtención de productos granulares porosos mediante la utilización de agregados de arlita o vermiculita en la preparación del mortero de cemento abre un gran campo de posibilidades: pantallas acústicas para reducción del impacto acústico en zonas públicas o residenciales, material absorbente de aporte visto u oculto en paredes y techos, etc. El potencial que ofrecen estos materiales granulares en la construcción es muy importante ya que permiten la conformación de paneles prefabricados con múltiples geometrías estéticas obtenidas en base a unos moldes de encofrado. En la presente Tesis Doctoral se plantea además la utilización de este tipo de materiales compuestos con vistas a aumentar la atenuación sonora en dispositivos de control de ruido industriales, tales como los silenciadores utilizados en plantas de producción de energía, motores de combustión, sistemas de ventilación y aire acondicionado. Para ello, se lleva a cabo la obtención de propiedades y parámetros acústicos y no acústicos de diversas granulometrías con arlita y vermiculita y se evalúan las posibilidades acústicas de estos productos porosos mediante el análisis detallado del coeficiente de absorción. La alta resistencia a la temperatura del material granular obtenido posibilita su uso en un amplio abanico de aplicaciones industriales, entre las que se incluyen las comentadas anteriormente en el ámbito de los dispositivos de control de ruido industriales. La viabilidad de las soluciones estudiadas y propuestas en esta Tesis Doctoral como material fonoabsorbente a utilizar en el interior de silenciadores es un aspecto a tener en cuenta y se estudia su aplicación en este sector. Resulta significativo destacar que es importante obtener un producto granular con suficiente consistencia. Como se muestra en el trabajo realizado, la cantidad de cemento empleada en la preparación del mortero configura el tamaño de grano del producto final y es determinante para obtener un material ligero y con resistencia adecuada para aplicaciones prácticas. Se analiza la influencia de la dosificación de las materias primas en la preparación de la mezcla, estudiando su efecto en mayor detalle sobre la vermiculita ya que es muy sensible a pequeños cambios en las dosificaciones. Por su parte, la arlita, tiene un comportamiento totalmente distinto, resultando un material muy resistente en comparación con la vermiculita. Tras un proceso exhaustivo, se han seleccionado 5 compuestos granulares (2 de arlita y 3 de vermiculita) con distinto tamaño de grano para ser analizados y estudiados en detalle desde un punto de vista acústico en diversas campañas de mediciones experimentales. Dada su relevancia, se ha determinado el coeficiente de absorción acústica y la resistividad al flujo. Otros parámetros no acústicos, como la porosidad, la tortuosidad y la distribución de tamaño de poro se han determinado de modo experimental. La / [CA] La memòria ací presentada es centra en l'estudi del comportament acústic de materials granulars d'estructura rígida obtinguts a partir de productes naturals. En el sector de l'edificació es disposa de materials amb baixa densitat que s'empren assíduament en la construcció. Entre ells, els productes que són extrets directament de pedrera, processats en planta de tractament industrial per a obtindre les propietats adequades, no suposen una càrrega mediambiental des del punt de vista de la naturalesa del material. Productes com l'arlita i la vermiculita es troben disponibles en el mercat amb distintes granulometries. Estos materials tenen propietats molt interessants: presenten alta porositat, suporten altes temperatures, són avantatjosos des d'un punt de vista econòmic i disposen de baixa densitat. Estos materials lleugers s'utilitzen en diverses aplicacions com a material solt per a diversos fins: jardineria, farcit de terraplens o aïllant tèrmic, entre altres exemples. No obstant això, l'obtenció de productes granulars porosos per mitjà de la utilització d'agregats d'arlita o vermiculita en la preparació del morter de ciment obri un gran camp de possibilitats: pantalles acústiques per a reducció de l'impacte acústic en zones públiques o residencials, material absorbent d'aportació vist o ocult en parets i sostres, etc. El potencial que oferixen estos materials granulars en la construcció és molt important ja que permeten la conformació de panells prefabricats amb múltiples geometries estètiques obtingudes basant-se en uns motles d'encofrat. En la present Tesi Doctoral es planteja a més la utilització d'este tipus de materials compostos amb vista a augmentar l'atenuació sonora en dispositius de control de soroll industrials, com ara els silenciadors utilitzats en plantes de producció d'energia, motors de combustió, sistemes de ventilació i aire condicionat. Per a això, es du a terme l'obtenció de propietats i paràmetres acústics i no acústics de diverses granulometries amb arlita i vermiculita i s'avaluen les possibilitats acústiques d'estos productes porosos per mitjà de l'anàlisi detallat del coeficient d'absorció. L'alta resistència a la temperatura del material granular obtingut possibilita el seu ús en un ampli camp d'aplicacions industrials, entre les que s'inclouen les comentades anteriorment en l'àmbit dels dispositius de control de soroll industrials. La viabilitat de les solucions estudiades i propostes en esta Tesi Doctoral com a material fonoabsorbent a utilitzar en l'interior de silenciadors és un aspecte a tindre en compte i s'estudia la seua aplicació en este sector. Resulta significatiu destacar que és important obtindre un producte granular amb suficient consistència. Com es mostra en el treball realitzat, la quantitat de ciment empleada en la preparació del morter configura la grandària de gra del producte final i és determinant per a obtindre un material lleuger i amb resistència adequada per a aplicacions pràctiques. S'analitza la influència de la dosificació de les matèries primeres en la preparació de la mescla, estudiant el seu efecte en major detall sobre la vermiculita ja que és molt sensible a xicotets canvis en les dosificacions. Per la seua banda, l'arlita, té un comportament totalment distint, resultant un material molt resistent en comparació amb la vermiculita. Després d'un procés exhaustiu, s'han seleccionat 5 compostos granulars (2 d'arlita i 3 de vermiculita) amb distinta grandària de gra per a ser analitzats i estudiats en detall des d'un punt de vista acústic en diverses campanyes de mesuraments experimentals. Donada la relevancia, s'ha determinat el coeficient d'absorció acústica i la resistivitat al flux. Altres paràmetres no acústics, com la porositat, la tortuositat i la distribució de grandària de porus s'han determinat de manera experimental. La implementació d'estos paràmetres en un model teòric de comportament / Esquerdo Lloret, TV. (2015). DESARROLLO DE MODELOS DE COMPORTAMIENTO ACÚSTICO Y CARACTERIZACIÓN EXPERIMENTAL DE MATERIALES ELABORADOS CON ALIGERANTES PARA LA CONSTRUCCIÓN. APLICACIÓN A SISTEMAS DE CONTROL DE RUIDO [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59463

[EN] In the investigation of fires is particularly important to study electrical conductors. A detailed analysis of them provides evidence or indications regarding the cause of the sinister. In this current thesis are studied typical electrical conductors, which have been subjected to different environmental conditions, such as the temperature, the exposure time and the atmosphere, in order to simulate the most important development conditions of real fires. Under these conditions it has been simulated the occurrence of primary and secondary shortcircuits, through the application of different environmental conditions, and it has been studied the effects of both, ambient conditions and electric arcs, produced on the conductors. The studies were based, mainly on checking the occurred microstructural changes, but also a complementary examination was done, performing tests of traction, microhardness and observing the growth of oxide on the surface of the wires. Finally, by analysing electrical wiring from real fires, it has been found the application or reciprocity of the results obtained in this research with cases from real fires. The research provides a new approach to experimental development, through the control of diverse variables with trials using a furnace in which it has been able to control the atmosphere in which the conductors were affected by shortcircuits. The studies performed have shown the particular effects of gases' diffusion and supported temperature over the electrical conductors' microstructure, so as their correlation with the results of traction and microhardness tests, in which it has been observed a loss of mechanical properties. It has been tested the local effects caused by the shortcircuits in the conductors, such as the formation of a melted mass with high porosity, incorporation of remainders of the surface or grain's size growth. It wasn't particularly intense the absorption of gases as a result of the electrical arcs, but must taking into account the incorporation of gases to the material by diffusion from the atmosphere, being that one higher in the area of the shortcircuit, because of its higher temperature. The incorporation of gases or conductor's surface material in the melted mass due to a shortcircuit is particularly relevant, since depending on the sequence of atmospheres which have affected the wiring, different microstructural formations are obtained. Considering a sequence of primary shortcircuit, it is obtained a clean microstructure and tending to embrittlement in the grain's border. In the case of a sequence of a secondary shortcircuit, it can be observed the formation of eutectic microstructures of Cu-O. Thus, the sequence of events observed by studying the microstructure can exposes if a shortcircuit was caused in advance or after the fire's occurrence, revealing if the shortcircuit was primary or secondary. The different shortcircuits have been executed under controlled laboratory conditions, which in any case occurs in real fires. In these real fires mainly happen the same effects observed experimentally, although the different environmental conditions and their sequence, which take place in real fires, completely beyond the control of the laboratory, so in the analysis of the samples is essential to consider the dynamics of fire. / [ES] En la investigación de incendios cobra especial importancia el estudio de conductores eléctricos. Un análisis pormenorizado de los mismos aporta indicios o evidencias respecto a la causa del siniestro. En el presente trabajo se estudian conductores eléctricos típicos de instalaciones que han sido sometidos a diferentes condiciones ambientales tales como temperatura, tiempo de exposición y atmósfera, con el objeto de simular las condiciones más importantes de desarrollo de incendios reales. En estas condiciones se ha simulado la ocurrencia de cortocircuitos primarios y secundarios por medio de la aplicación de diferentes condiciones ambientales y se han estudiado los efectos que tanto estas condiciones como los arcos eléctricos han producido sobre los conductores. Los estudios se han basado principalmente en la comprobación de los cambios microestructurales acaecidos, si bien de forma complementaria se realizaron ensayos de tracción, microdureza y observación del crecimiento de óxido en la superficie de los cables. Finalmente, mediante el análisis de cableado eléctrico procedente de incendios reales se ha comprobado la aplicación o correlación de los resultados obtenidos en esta investigación con casos de incendios reales. La investigación realizada aporta un nuevo enfoque al desarrollo experimental por medio del control de diversas variables con ensayos en un horno en el que se ha podido controlar la atmósfera en que se veían afectados los conductores por cortocircuitos. Los estudios realizados han demostrado los particulares efectos de la difusión de gases y temperatura soportada sobre la microestructura de los conductores eléctricos, así como la correlación de estos con los resultados de los ensayos de tracción y microdureza, en los que se ha observado una merma de las propiedades mecánicas. Se ha comprobado los efectos locales que los cortocircuitos causan en los conductores, tales como la formación de una masa fundida con elevada porosidad, incorporación de restos de la superficie del conductor o el crecimiento de tamaño de grano. No se ha observado especialmente intensa la absorción de gases a consecuencia del arco eléctrico, y sí la incorporación de gases al material por difusión desde la atmósfera, siendo esta mayor en la zona del cortocircuito debido a su mayor temperatura. La incorporación de gases o material superficial del conductor en la masa fundida por un cortocircuito es particularmente relevante, ya que en función de la secuencia de atmósferas que han afectado al cableado se obtienen diferentes formaciones microestructurales. Considerando una secuencia de cortocircuito primario, se obtiene una microestructura limpia y tendente a la fragilización en borde de grano. En el caso de una secuencia de cortocircuito secundario se observa la formación de microestructuras eutécticas de Cu-O. Así, la secuencia de acontecimientos observada por medio del estudio de la microestructura puede revelar si un cortocircuito fue causado con antelación o posteriormente a la ocurrencia de un incendio, revelando si el cortocircuito fue primario o secundario. Los diferentes cortocircuitos han sido ejecutados en condiciones controladas de laboratorio, lo que en ningún caso ocurre en los incendios reales. En estos incendios reales se dan principalmente los mismos efectos observados que experimentalmente, si bien las diferentes condiciones ambientales y secuencia de ellas, que ocurren en los incendios reales, escapan completamente al control de laboratorio, por lo que en el análisis de las muestras es imprescindible considerar la dinámica del incendio. / [CA] En la investigació d'incendis és d'especial importància l'estudi de conductors elèctrics. Una anàlisi detallada dels mateixos aporta indicis o evidències respecte a la causa del sinistre. En el present treball s'estudien conductors elèctrics típics d'instal·lacions que han estat sotmesos a diferents condicions ambientals, tals com la temperatura, el temps d'exposició i l'atmosfera, amb l'objecte de simular les condicions més importants de desenvolupament d'incendis reals. En aquestes condicions s'ha simulat l'ocurrència de curtcircuits primaris i secundaris, a través de l'aplicació de diferents condicions ambientals, i s'han estudiat els efectes que tant aquestes condicions, com els arcs elèctrics, han produït sobre els conductors. Els estudis s'han basat, principalment, en la comprovació dels canvis microes-tructurals esdevinguts, si bé de forma complementària també es van realitzar assajos de tracció, microduresa i es va avaluar el creixement d'òxid en la superfície dels cables. Finalment, a través de l'anàlisi de cablejat elèctric que procedeix d'incendis reals, s'ha comprovat l'aplicació o correlació dels resultats obtinguts en aquesta investigació amb casos d'incendis reals. La recerca realitzada aporta un nou punt de vista al desenvolupament experimental, a través del control de diverses variables amb assajos en un forn en què s'ha pogut controlar l'atmosfera en què es veien afectats els conductors per curtcircuits. Els estudis realitzats han demostrat els particulars efectes de la difusió de gasos i de la temperatura suportada sobre la microestructura dels conductors elèctrics, així com la correlació d'aquests amb els resultats dels assajos de tracció i microduresa, en què s'ha observat una minva de les propietats mecàniques. S'han comprovat els efectes locals que els curtcircuits causen en els conductors, com ara la formació d'una massa fosa amb elevada porositat, la incorporació de restes de la superfície del conductor o el creixement de tamany de gra. No s'ha observat especialment intensa l'absorció de gasos a conseqüència de l'arc elèctric, sí la incorporació de gasos al material per difusió des de l'atmosfera, que és major a la zona del curtcircuit a causa de la seua major temperatura. La incorporació de gasos o material superficial del conductor en la massa fosa per un curtcircuit és particularment rellevant ja que, en funció de la seqüència d'atmosferes que han afectat el cablejat, s'obtenen diferents formacions microestructurals. Si es considera una seqüència de curtcircuit primari s'obté una microestructura neta i amb tendència a la fragilització en el límit de gra. En el cas d'una seqüència de curtcircuit secundari s'observa la formació de microestructures eutèctiques de Cu-O. Així, la seqüència d'esdeveniments observada a través de l'estudi de la microestructura pot revelar, si un curtcircuit va ser ocasionat amb anteriorment o posteriorment a l'ocurrència d'un incendi, i fer conèixer si el curtcircuit va ser primari o secundari. Els diferents curtcircuits han estat executats en condicions controlades de laboratori, cosa que en cap cas ocorre en els incendis reals. En aquests incendis reals es donen, principalment, els mateixos efectes observats que experimentalment, si bé les diferents condicions ambientals i la seqüència d'aquestes, que ocorren en els incendis reals, escapen completament al control de laboratori, de manera que en l'anàlisi de les mostres és imprescindible considerar la dinàmica de l'incendi. / Herrera Tarazón, ÓR. (2016). ESTUDIO METALOGRÁFICO DE LOS EFECTOS DE ARCOS ELÉCTRICOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS SOBRE CABLEADO DE COBRE EN EL INTERIOR DE DIFERENTES ATMÓSFERAS. APLICACIÓN A LA INVESTIGACIÓN DE INCENDIOS Y COMPARACIÓN DE RESULTADOS CON INCENDIOS REALES [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61770

Tesis por compendio / [ES] En las últimas décadas la sustitución de los materiales poliméricos convencionales o de origen fósil por los materiales de origen biológico y/o biodegradable está siendo de gran interés para diferentes investigaciones debido al agotamiento de los recursos fósiles y también del encarecimiento de su extracción. La sociedad está siendo testigo de la gran cantidad de residuos plásticos que se generan a nivel mundial y del daño que se genera si no se tratan correctamente. Estos hechos hacen que cada vez se esté más concienciada, de que la solución no es erradicar los materiales poliméricos sino encontrar soluciones sostenibles con el medio ambiente tanto con la generación como con la eliminación de los residuos plásticos. Por este motivo, los biopolímeros están despertando el interés tanto de investigadores como de organizaciones gubernamentales como una posible solución a los problemas ambientales. Una de las familias más importantes dentro de los biopolímeros es la de los poliésteres biodegradables entre las que destaca el ácido poliláctico o polilactida, PLA, el cual puede proceder de origen fósil o biológico, principalmente del almidón. También existen poliésteres no biodegradables de origen parcialmente biológico o incluso ya se está empezando a comercializar completamente biológico como puede ser el polietilén tereftalato o poli (tereftalato de etileno), PET. En concreto, el PET es el poliéster más utilizado a nivel mundial tanto en fibras en la industria textil como en la industria del embalaje para fabricación de botellas. A pesar de todas las ventajas, que parecen que presenten los biopoliésteres, en ocasiones no pueden presentar las mismas propiedades que los polímeros de origen fósiles o convencionales siendo más débiles. El objetivo de este trabajo consiste estudiar diferentes tipos de rellenos o aditivos de origen renovable para mejorar ciertas propiedades, como la rigidez, cristalinidad o estabilidad térmica, de los biopoliésteres más utilizados, PLA o bio-PET, para ampliar el campo de aplicación u obtener soluciones más sostenibles con el medio ambiente. / [CA] En les últimes dècades la substitució dels materials polimèrics convencionals o d'origen fòssil pels materials d'origen biològic i / o biodegradable està sent de gran interès per a diferents investigacions causa de l'esgotament dels recursos fòssils i també de l'encariment de la seva extracció. La societat està sent testimoni de la gran quantitat de residus plàstics que es generen a nivell mundial i del mal que es genera si no es tracten correctament. Aquests fets fan que cada vegada s'estiga més conscienciada que la solució no és eradicar els materials polimèrics sinó trobar solucions sostenibles amb el medi ambient tant amb la generació com amb l'eliminació dels residus plàstics. Per aquest motiu, els biopolímers estan despertant l'interès tant d'investigadors com d'organitzacions governamentals com una possible solució als problemes ambientals. Una de les famílies més importants dins dels biopolímers és la dels polièsters biodegradables entre les que destaca l'àcid polilàctic o polilactida, PLA, el qual pot procedir d'origen fòssil o biològic, principalment del midó. També hi ha polièsters no biodegradables d'origen parcialment biològic o fins i tot ja s'està començant a comercialitzar completament biològic com pot ser el polietilè tereftalat o poli (tereftalat d'etilè), PET. En concret, el PET és el polièster més utilitzat a nivell mundial tant en fibres en la indústria tèxtil com en la indústria de l'embalatge per a fabricació de botelles. Tot i tots els avantatges, que semblen que presentin els biopoliésteres, de vegades no poden presentar les mateixes propietats que els polímers d'origen fòssils o convencionals sent més febles. L'objectiu d'aquest treball consisteix a estudiar diferents tipus de farcits o additius d'origen renovable per millorar certes propietats, com la rigidesa, cristal·linitat o estabilitat tèrmica, dels biopoliésters més utilitzats, PLA o bio-PET, per ampliar el camp d'aplicació o obtindre solucions més sostenibles amb el medi ambient. / [EN] In recent decades the replacement of conventional polymeric materials or fossil origin by materials of biological and/or biodegradable origin is of great interest for different investigations due to the depletion of fossil resources and also the cost of extracting them. Society is witnessing the large amount of plastic waste generated worldwide and the damage that is generated if not treated properly. These facts mean that it is becoming more and more aware that the solution is not to eradicate polymeric materials, but to find sustainable solutions with the environment, both with generation and with the elimination of plastic waste. For this reason, biopolymers are arousing the interest of both researchers and government organizations as a possible solution to environmental problems. One of the most important families within biopolymers is that of biodegradable polyesters, among which polylactic acid or polylactide, PLA, stands out, which can come from fossil or biological sources, mainly from starch. There are also non-biodegradable polyesters of partially biological origin or even already being completely commercialized biological such as polyethylene terephthalate, PET. Specifically, PET is the most widely used polyester worldwide both in fibers in the textile industry and in the packaging industry for bottle manufacturing. Despite all the advantages, which seem to have biopolyesters, sometimes they cannot have the same properties as fossil or conventional polymers, being weaker. The aim of this work is to study different types of fillers or additives of renewable origin to improve certain properties, such as stiffness, crystallinity or thermal stability, of the most used biopolyesters, PLA or bio-PET, to expand the field of application or obtain more sustainable solutions with the environment. / Montava Jordá, S. (2019). Desarrollo de materiales de alto rendimiento medioambiental basados en poliésteres con aditivos de origen renovable [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/134363 / Compendio

[ES] El presente trabajo de investigación se enmarca dentro del campo de los materiales compuestos o composites de resina viniléster y tejido de alto gramaje (780 g/m2) de fibra de vidrio E. Más concretamente esta resina viniléster es relativamente novedosa y no existe mucha investigación al respecto de ella, su novedad radica en que contiene en su cadena una segmentación uretano que le confiere propiedades más elásticas que sus homónimas de bisfenol-A tradicionales. Cada vez más las resinas viniléster están introduciéndose en mercados donde las resinas epoxi eran las indiscutibles dueñas. El desarrollo de estas nuevas resinas de mejor tixotropía y resistencia a los agentes básicos puede ayudar a incrementar su uso en refuerzos estructurales, así como en elementos que tengan per se su naturaleza alcalina, como puede ser el hormigón. Si bien, los fabricantes de resinas no suelen dar valores de resistencia al agrietamiento interlaminar o de tenacidad a la fractura, es uno de los valores más representativos a la hora de poder evaluar la adherencia entre fibra y matriz. En el caso de fracturas en modo de cizallamiento interlaminar que es como más comúnmente pueden generar el fallo los típicos composites de matriz termoestable, existe literatura científica al respecto, pero no de esta nueva resina. El presente trabajo tiene como objetivos el caracterizar el comportamiento a fractura interlaminar por carga en Modo II de los compuestos de resina viniléster-uretano reforzada con tejido de fibra de vidrio y curados a diferentes ciclos de temperatura para optimizar el proceso productivo de fabricación del composite. Así como estudiar el efecto de la degradación por inmersión prolongada en medios químicos, con carácter básico, de este nuevo material, simulando ambientes habituales de exposición causados por el exudado de hormigón a temperatura ambiente y a alta temperatura de servicio y también embebiendo este material en hormigón autocompactante. Este trabajo nos ha permitido caracterizar y cuantificar la influencia de la etapa de curado realizada para reducir el plazo de procesado del composite, en los indicadores de resistencia y de tenacidad a la deslaminación en un material compuesto de viniléster de segmento uretano. Se ha establecido que para esta resina, entre las propiedades mecánicas estáticas, la resistencia a deslaminación por cortadura o cizalladura, ¿, es la menos sensible al proceso de curado y al tiempo de degradación. También la tasa de relajación de energía por deformación se encuentra dentro de las características menos sensibles a los envejecimientos utilizados, así como al ambiente básico del hormigón. Características muy interesantes pues las tradicionales resinas bisfenol-A son muy sensibles a la basicidad del hormigón. / [CA] El present treball de recerca s'emmarca dins el camp dels materials compostos o compòsits de resina vinilèster i teixit d'alt gramatge (780 g / m2) de fibra de vidre E. Més concretament aquesta resina vinilèster és relativament nova i sobre la qual no hi ha molta investigació, la seva novetat radica en que conté en la seva cadena una segmentació poliuretà que li confereix propietats més elàstiques que les seves homònimes de bisfenol-a tradicionals. Cada vegada més les resines vinilèster estan introduint-se en mercats on les resines epoxi eren les indiscutibles propietàries. El desenvolupament d'aquestes noves resines de millor tixotropia i resistència als agents bàsics pot ajudar a incrementar el seu ús en reforços estructurals, així com en elements que tinguen per se naturalesa bàsica, com pot ser el formigó. Ara bé, els fabricants de resines no solen donar valors de resistència a l'esquerdament interlaminar o de tenacitat a la fractura, és un dels valors més representatius a l'hora de poder avaluar l'adherència entre fibra i matriu. En el cas de fractures en mode de cisallament interlaminar que és com més comunament poden generar la decisió els típics composites de matriu termoestable, hi ha literatura científica sobre aquest tema, però no d'aquesta nova resina. El present treball té com a objectius caracteritzar el comportament a fractura interlaminar per càrrega en mode II dels compostos de resina vinilèster-uretà reforçada amb teixit de fibra de vidre i curats a diferents cicles de temperatura per optimitzar el procés productiu de fabricació del compòsit. Així com estudiar l'efecte de la degradació per immersió prolongada en mitjans químics, amb caràcter bàsic, d'aquest nou material, simulant ambients habituals d'exposició causats pel exsudat de formigó a temperatura ambient i a alta temperatura de servei i també embevent aquest material en formigó autocompactant. Aquest treball ens ha permès caracteritzar i quantificar la influència de l'etapa de curat realitzada per reduir el termini de processament del composite, en els indicadors de resistència i de tenacitat a la deslaminació en un material compost de vinilèster de segment uretà. S'ha establert que per a aquesta resina, entre les propietats mecàniques estàtiques, la resistència a deslaminació per tall o cisallament, ¿, és la menys sensible al procés de curat i al temps de degradació. També la taxa de relaxació d'energia per deformació es troba dins de les característiques menys sensibles als envelliments utilitzats, així com l'ambient bàsic del formigó. Característiques molt interessants ja que les tradicionals resines bisfenol-A són molt sensibles a la basicitat del formigó. / [EN] This research work is part of the field of vinyl ester resin composites and composites and high grammage (780 g/m2) glass fiber E. More specifically, this vinylester resin is relatively new and there is not much research Regarding it, its novelty lies in that it contains a polyurethane segmentation in its chain that gives it more elastic properties than its traditional bisphenol-A homonymous. More and more vinylester resins are entering markets where epoxi resins were the undisputed owners. The development of these new resins of better thixotropy and resistance to basic agents can help to increase their use in structural reinforcements, as well as elements that have per-se its basic nature, such as concrete. Although, the manufacturers of resins do not usually give values of resistance to the cracking interlaminar or of tenacity to the fracture, it is one of the most representative values when it comes to being able to evaluate the adherence between the fiber and the matrix. In the case of fractures in the interlaminar shear mode, which is the most common form in which the fault can generate the typical thermostable matrix composites, there is scientific literature on this, but not this new resin. The objective of this work is to characterize the behavior to interlaminar fracture toughness in Mode II of vinyl ester-urethane resin composites reinforced with fiberglass fabric and cured at different temperature cycles to optimize the production process of manufacturing of the composite. As well as studying the effect of the degradation by prolonged immersion in chemical means, with basic character, of this new material, simulating habitual atmospheres of exposure caused by the exudate of concrete at room temperature and high temperature of service and also imbibing this material in self-compacting concrete. The present investigation has allowed us to characterize and quantify the influence of the curing stage carried out to reduce the processing time of the composite, in the indicators of resistance and tenacity to delamination in a vinyl ester compound of urethane segment. It has been established that, for this resin between the static mechanical properties: the resistance to delamination by shearing or shearing, ¿, is the least sensitive to the curing process and to the degradation time. Also, the rate of relaxation of energy by deformation is found within the characteristics less sensitive to the aging used, as well as to the basic environment of the concrete. Very interesting characteristics because the traditional bisphenol-A resins are very sensitive to the basicity of concrete. / Navarro Muedra, A. (2020). Durabilidad a fractura interlaminar de composites de viniléster-poliuretano con tejido 2d de alto gramaje en vidrio E [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/138395

[ES] La propuesta de uso de sustratos cerámicos, tipo baldosa, como parte de un sistema fotovoltaico integrado y de almacenamiento de energía para edificaciones resulta muy interesante desde la perspectiva de generar edificios autosustentables energéticamente, reducir el consumo de combustibles fósiles y la correspondiente huella de carbono. La fabricación de sustratos cerámicos con superficies funcionalizadas con celdas solares y supercapacitores es aún limitada. Los principales inconvenientes están relacionados con la falta de conductividad y alta rugosidad superficial que presentan este tipo de sustratos. En esta investigación se propone la fabricación de celdas solares del tipo unión p-n y de electrodos híbridos para su uso en supercapacitores sobre la superficie metalizada de un sustrato cerámico utilizando métodos de inmersión y electrodeposición. Siendo el principal objetivo el diseño y fabricación sostenible de materiales cerámicos multifuncionales para la generación y almacenamiento de energía eléctrica de baja potencia. Se ha evaluado el efecto de las condiciones de activación del catalizador de paladio en la síntesis del recubrimiento metálico de Ni-Mo-P, sobre un sustrato cerámico, por reducción química autocatalítica (electroless), así como, la aplicación de tratamientos térmicos posteriores. Además se ha estudiado, sobre dos tipos de sustratos, incluyendo el sustrato cerámico metalizado, el comportamiento electroquímico que presenta la combinación de polipirrol y óxido de grafeno en la fabricación de un electrodo híbrido, para su uso en un supercapacitor; y el comportamiento fotoeléctrico que presenta la unión de óxido de zinc y óxido cuproso, para la fabricación de una celda solar del tipo unión p-n. Los resultados obtenidos muestran que las condiciones de activación del catalizador de paladio y la aplicación de un tratamiento térmico producen cambios en las características morfológicas y en las propiedades mecánicas, eléctricas y de adherencia del recubrimiento de Ni-Mo-P. Un balance entre las propiedades eléctricas, mecánicas y de adherencia del recubrimiento de Ni-Mo-P se consigue a bajas condiciones de activación del catalizador (300 ºC por 12 h). Además, se estableció que la aplicación de un tratamientos térmico (160 ºC por 16 h) en condiciones de vacío mejoran las propiedades eléctricas y morfológicas del recubrimiento. La combinación de capas de polipirrol y de óxido de grafeno en la fabricación del electrodo híbrido del supercapacitor, sobre los sustratos de fibra de carbono y el cerámico metalizado, muestra un comportamiento electroquímico. Se determina que existe una mejora en el crecimiento de la capa de polipirrol con la adición de una capa de óxido de grafeno reducido. El electrodo sobre el sustrato cerámico metalizado se determina un incremento de las propiedades electroquímicas del electrodo al reducir químicamente el óxido de grafeno. Los electrodos presentan una ciclabilidad a largo plazo. En este mismo sentido, las propiedades fotoeléctricas de la celda solar fabricada sobre el sustrato cerámico conductor presentaron una dependencia con la estructura superficial del recubrimiento de Ni-Mo-P y con las condiciones de electrodeposición de la capa de ZnO. Las celdas solares presentan considerables propiedades fotoeléctricas comparables con la literatura. Finalmente, se ha conseguido obtener un sustrato cerámico multifuncional con propiedades de generación y almacenamiento de energía eléctrica mediante la metalización del sustrato cerámico por el proceso de reducción química autocatalítica y la combinación de materiales como polipirrol, óxido de grafeno, óxido de zinc y óxido cuproso. Las propiedades fotoeléctricas y electroquímicas obtenidas son comparables con las que se reportan en la literatura, lo que resulta prometedor para trabajos futuros. / [CA] La proposta d'ús de substrats ceràmics, tipus rajola, com a part d'un sistema fotovoltaic integrat i d'emmagatzematge d'energia per a edificacions resulta molt interessant des de la perspectiva de generar edificis autosostenibles energèticament, reduir el consum de combustibles fòssils i la corresponent petjada de carboni. La fabricació de substrats ceràmics amb superfícies funcionalitzades amb cel¿les solars i supercapacitors és encara limitada. Els principals inconvenients estan associats a la falta de conductivitat i alta rugositat que presenten aquest tipus de substrats. En aquesta tesi es proposa la fabricació de cel¿les solars del tipus unió p-n i d'elèctrodes híbrids per al seu ús en supercapacitors sobre la superfície metal¿litzada del substrat ceràmic utilitzant mètodes de Doctor Blade, immersió i electrodeposició. Sent el principal objectiu el disseny i fabricació sostenible de materials ceràmics multifuncionals per a la generació i emmagatzematge d'energia elèctrica de baixa potència. S'ha avaluat l'efecte de les condicions d'activació del catalitzador de pal¿ladi en el procés de metal¿lització per reducció química autocatalítica (electroless) del recobriment de Ni-Mo-P sobre el substrat ceràmic, així com l'aplicació o no de tractaments tèrmics posteriors. També s'estudia, sobre dos tipus de substrats, incloent el substrat ceràmic metal¿litzat, el comportament electroquímic que presenta la combinació d'un polímer conductor (polipirrol) i un nanomaterial de carboni (òxid de grafé) per a fabricar un elèctrode híbrid per al seu ús en un supercapacitors, igual que el comportament fotoelèctric que mostra l'òxid de zinc i l'òxid cuprós en la fabricació d'una cel¿la solar del tipus unió p-n. Els resultats obtinguts mostren que les condicions d'activació del catalitzador de pal¿ladi i l'aplicació d'un tractament tèrmic en el recobriment de Ni-Mo-P sobre el substrat ceràmic produeixen canvis en les característiques morfològiques i en les propietats mecàniques, elèctriques i d'adherència del recobriment. S'aconsegueix un balanç entre les propietats elèctriques, mecàniques i d'adherència del recobriment de Ni-Mo-P amb condicions baixes d'activació del catalitzador (300 °C per 12 h). A més, es va establir que l'aplicació d'un tractament tèrmic (160 °C per 16 h) en condicions de buit milloren les propietats elèctriques i morfològiques del recobriment. La combinació de polipirrol i òxid de grafé en la fabricació de l'elèctrode híbrid del supercapacitors, sobre els substrats de fibra de carboni i el ceràmic metal¿litzat, mostra un comportament electroquímic. Es determina que existeix una millora en el creixement del polipirrol amb l'addició d'òxid de grafé reduït. D'altra banda, en l'elèctrode sobre el substrat ceràmic metal¿litzat es determina un increment de les propietats electroquímiques de l'elèctrode en reduir químicament l'òxid de grafé. Els elèctrodes presenten una ciclabilitat a llarg termini. En aquest mateix sentit, les propietats fotoelèctriques de la cel¿la solar fabricada sobre el substrat ceràmic conductor van presentar una dependència amb l'estructura superficial del recobriment de Ni-Mo-P i amb les condicions de electrodeposició de la capa de ZnO. Les cel¿les solars presenten considerables propietats fotoelèctriques comparables amb la literatura. Finalment, s'ha aconseguit obtindre un substrat ceràmic multifuncional amb propietats de generació i emmagatzematge d'energia elèctrica mitjançant el procés de reducció química autocatalítica per a metal¿lització del substrat ceràmic i la combinació de materials com polipirrol, òxid de grafé, òxid de zinc i òxid cuprós. Les propietats fotoelèctriques i electroquímiques obtingudes són comparables amb les indicades en la literatura, el que resulta prometedor per a treballs futurs. / [EN] energy storage system for buildings is very interesting from the perspective of generating self-sustaining energy buildings, reducing the consumption of fossil fuels and the corresponding carbon footprint. The fabrication of functional ceramics towards photovoltaics and energy storage is still limited. The main drawbacks in this respect are associated with the lack of conductivity and high roughness of this kind of substrates. This thesis proposes the fabrication of p-n heterojunction solar cells and hybrid electrodes for supercapacitors based on ceramic substrates by modifying the surface of the substrates by using metallization, dip-coating and electrodeposition methods. The main objective is the design and sustainable fabrication of multifunctional ceramic materials for the generation and storage of low power electrical energy. The metallization of the ceramic substrate with a Ni-Mo-P coating by using electroless method in varying activation conditions of the palladium catalyst as well as the annealing treatment have been evaluated. The electrochemical behavior of a hybrid coating based on conductive polymer (polypyrrole) and carbon nanomaterial (graphene oxide) deposited at the surface of ceramic substrate as well as a conductive substrate was evaluated for the fabrication of hybrid electrode for supercapacitors while the photoelectric behavior exhibited by zinc oxide and cuprous oxide at the surface of ceramic substrate and varying conductive ones was evaluated for in the manufacture of a p-n heterojunction solar cell. The results obtained show that the activation conditions of the palladium catalyst and the application of an annealing treatment produce changes in morphological characteristics and mechanical, electrical and adhesion properties in the electroless Ni-Mo-P coating. A balance between the electrical, mechanical and adhesion properties of the Ni-Mo-P coating is achieved with low catalyst activation conditions (300 °C for 12 h). In addition, the application of annealing treatment (160 ºC for 16 h) under vacuum conditions improves the electrical and morphological properties of the coating. The combination of polypyrrole and graphene oxide in the fabrication of hybrid supercapacitor electrodes, both on the carbon fiber substrates and the metallic ceramic, shows a good electrochemical behavior. It is determined that there is an improvement in the growth of polypyrrole with the addition of reduced graphene oxide. On the other hand, reduction of graphene oxide results in enhancing the electrochemical properties of the metallized ceramic electrode. The electrodes have long-term cyclability. In this way, the photoelectric properties of the solar cell manufactured on the conductive ceramic substrate showed a dependence with the surface structure of the Ni-Mo-P coating and with the electrodeposition conditions of the ZnO layer. Solar cells have photoelectric properties comparable to the literature. Finally, it has been possible to obtain a multifunctional ceramic substrate with potential properties for generation and storage of electric energy through the electroless method to metallize a ceramic substrate and the combination of materials such as polypyrrole, graphene oxide, zinc oxide and cuprous oxide. Photoelectric and electrochemical properties obtained are comparable with those reported in the literature, which is promising for future work. / Este trabajo ha sido desarrollado en el Instituto de Tecnología de Materiales y en el Departamento de Ingeniería Mecánica y de Materiales de la Universitat Politècnica de València, mediante la beca de la Secretaría de Educación Superior, Ciencia, Tecnología e Innovación (SENESCYT) de Ecuador, Convocatoria Docentes Universitarios, 2015. / Rosas Laverde, NM. (2020). Diseño sostenible de materiales cerámicos multifuncionales para el suministro eléctrico de baja potencia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/140554