El dimecres 7 de juliol vam rebre la visita a l’EUSS de la Dra. Monica Huerta, professora de la Universitat Politècnica Salesiana de l’Equador i Coordinadora General de la Xarxa IUS d’Electrònica (RECAL).
L’EUSS forma part de la xarxa d’internacional d’Institucions Salesianes d’Educació Superior (IUS). En el marc de l’IUS, s’han constituït diverses xarxes acadèmiques per fomentar la col·laboració entre centres salesians en diversos àmbits de recerca, com ara l’Electrònica, l’Educació, les Xarxes Intel·ligents i la Interculturalitat. En els últims mesos, el departament de Recerca ha gestionat l’adhesió de l’EUSS a totes aquestes xarxes.
La Dra. Monica Huerta, Coordinadora general de la Red IUS d’Electrònica (RECAL) va ser rebuda per la Cap de Recerca, la Dra. Elena Bartolomé i el Director de l’EUSS, el Dr. Andreu Moreno en la seva visita a l’EUSS.
En la seva visita, la Dra. Mònica Huerta va explicar els diversos projectes de la Red IUS RECAL. En particular, va informar de les activitats que es porten a terme dins d’un projecte CYTED al voltant de dos grans eixos temàtics: l’eficiència energètica dels sistemes de mobilitat urbana a Iberoamèrica, i la transició de PIMES a la indústria 4.0 amb tecnologia de baix cost.
La Dra. Elena Bartolomé i el Dr. Pablo Sevilla, investigadors de l’EUSS, acaben de publicar l’article titulat “A multifunctional Dysprosium-carboxylato 2D metal-organic framework” a la revista Angewandte Chemie, amb un alt índex d’impacte (IF:12.959).
Aquest treball ha
estat realitzat en col·laboració amb la Dra. Carolina Sañudo (Secció Química
inorgánica, UB), i investigadors de l’Institut de Química Teòrica i
Computacional (UB), Departament d’Inorgánica de la Universidad de Zaragoza
i l’Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA-CSIC).
El treball descriu
la síntesi i caracterització magneto-òptica d’un nou 2D-MOF (metal-organic
framework) de disprosi. La investigació en materials 2D ha crescut
exponencialment des del treball guanyador del premi Nobel sobre grafè. Els
materials 2D mostren propietats úniques i diferents de les equivalents 3D i es
diu que tenen el poder de revolucionar-ho tot, des de l’electrònica digital
fins a l’emmagatzematge d’energia. La majoria dels materials 2D estudiats fins
ara són materials inorgànics, però el desenvolupament dels 2D-MOFs, com el
desenvolupat en aquest treball, pot ser una alternativa molt interessant i
versàtil.
En el treball
publicat es presenta un mètode de síntesi extremadament senzill per a la
preparació d’un nou 2D-MOF de disprosi (Dy). El material sintetitzat (Fig. 1a)
pot ser exfoliat per sonicació (Fig. 1b). Les nanocapes bidimensionals del
material (Fig. 1c) es troben separades únicament per forces de van der Waals
(Fig. 1d). Les nanocapes exfoliades, dispersades en una dissolució, poden ser dipositades
a sobre d’una superfície per spin-coating. Les imatges d’AFM mostren
“nanosheets” d’uns pocs nanòmetres de gruix (Fig. 1e).
Figura 1. (a) Imatge SEM del material Dy-MOF en “bulk”, (b) imatge SEM d’una nanocapa exfoliada, (c) esquema de l’estructura 2D del Dy-MOF, (d) vista lateral de les nanocapes de Dy-MOF, separades per forces de van der Waals, (e) imatge d’AFM i perfil d’una nanocapa
El material
sintetitzat és magnèticament anisotròpic, i presenta un comportament d’imant
molecular (Single Molecule Magnet, SMM). El complex diluït magnèticament
(La-Dy) és un material bifuncional, ja que presenta un comportament SMM i
luminescència (Fig. 2a, b).
Figura 2. (a) Temps de relaxació magnètica en funció de l’invers de la temperatura i del camp per al complex de Dy-MOF (1) i el complex diluït magnèticament de la-Dy (1d) (b) espectres de luminescència dels dos compostos.
Aquest treball
permetrà desenvolupar 2D-MOFs de lantànids multifuncionals per a diferents
aplicacions. La fàcil exfoliació de nanocapes és un aspecte molt prometedor cap
a la posterior manipulació del material, la seva deposició sobre diferents
superfícies, per explotar els efectes de proximitat sobre el grafè, o per a la
formació de multicapes d’hetero-nanoestructures.
La Dra. Elena Bartolomé, en col·laboració amb el Dr. Ignasi Florensa i la Dra. Marianna Bosch (IQS), acaben de publicar un article a la revista indexada International Journal on Engineering Education titulat “Ensenyant Resistència de Materials a través de Recorreguts d’Estudi i Investigació”
Dinàmica de treball en el REI implementat a ReMat a l’EUSS.
Els Recorreguts d’Estudi i Investigació (REIs) són un format d’ensenyament que han demostrat recentment ser de gran utilitat en l’educació d’Enginyeria. En el REI, la recerca d’una resposta a una qüestió generatriu (Q0) plantejada a un grup d’estudi dóna lloc a una seqüència de preguntes-respostes. A l’EUSS s’ha aplicat la metodologia REI en l’assignatura de Resistència de Materials (ReMat) en anglès des de l’any 2015.
En aquest treball, s’han investigat les característiques invariants, així com a les diferències entre REIs en funció de la Q0 i l’edició del curs, mitjançant l’anàlisi de quatre REIs implementats en ReMat, basats en dues qüestions generatrius Q0 diferents: un somier de lames (2015, 2018), i un kart (2016, 2017).
Q-A mapes generats en els REIs iniciat per la questió Q0-somier (2015/16). Q0-kart (16/17).
Els resultats han
permès establir la influència de la qüestió generatriu i de la comunitat d’estudi
en el desenvolupament del REI, en termes dels mapes de preguntes-respostes
generats (Q-A maps), els recursos mobilitzats, la dialèctica dels Media-Milieu
i l’adaptació dels i les estudiants i de la professora al format d’instrucció.
S’ha constatat que
en totes les edicions del REI, hi ha certes subpreguntes que es repeteixen, i
que s’aborden combinant tècniques analítiques i de simulació similars, amb relació
a l’ epistemologia tradicional de ReMat que tracta l’estudi de la resistència i
rigidesa de barres prismàtiques. Sovint, però, el REI s’estén més enllà dels
límits “tradicionals” de l’assignatura, i implica la interconnexió de nocions
relacionades amb altres àrees, com ara la Ciència de Materials, l’Elasticitat,
etc.
La comparativa
entre REIs amb distinta Q0 va mostrar que el REI-somier va connectar més
directament amb qüestions de ReMat, mentre que el REI-kart va implicar l’estudi
d’un nombre més gran de peces, algunes d’elles complexes, que van requerir simplificacions.
D’altra banda, la comparació entre diverses edicions del REI va mostrar que els REIs iniciats per la mateixa Q0 mostraven un cert esquelet comú. Tanmateix, en aquells cursos on el grup es va adaptar millor al REI, el mapa de preguntes-respostes generat va ser més ric, i es va utilitzar una major varietat de recursos i formes de validació.
El passat dimecres 12 de maig es va
celebrar el darrer “Dimecres de la Ciència” del curs, aquesta vegada focalitzat
en l’Àrea de Materials del Grup de Recerca. Es van oferir dues xerrades, que es
van poder seguir en directe i en Streaming.
En primer lloc el Dr. José María Ruiz va fer una presentació sobre “Supercondensadors per l’emmagatzamatge d’energia elèctrica”, es va explicar què és un “supercap”, el procés de fabricació de supercaps amb elèctrodes porosos basats en CNFs i AC, la seva caracterització i la seva aplicació com a col·lectors d’energia (harvesters), per exemple en microgrids i vehicles elèctrics.
Xerrada en Streaming del Dr. José María Ruiz.
D’altra banda, la Dra. Elena Bartolomé
va fer una xerrada de recerca bàsica sobre el “Magnetisme Molecular de l’anell
Cr10”. En aquesta presentació es va explicar que gràcies a la combinació de
diverses tècniques experimentals i de simulació avançades s’ha pogut arribar a
comprendre en profunditat les propietats magnètiques d’aquest complex molecular
cíclic de Cr, molt atípic enmig dels altres anells reportats fins ara, tant en bulk
com a dipositat a sobre de superfícies. L’anell de Cr10 presenta un estat
fonamental amb espí total S=9 i anisotropia magnètica que provenen de la
ruptura de simetria en les interaccions en l’anell, deguda a minúscules
distorsions angulars Cr-O-Cr.
Xerrada presencial de la Dra. Elena Bartolomé.
En acabar la formació, va tenir lloc la
darrera reunió del Grup de Recerca del curs. Es va informar de la incorporació
de l’EUSS a les Xarxes Acadèmiques de les IUS, es van presentar els nous
materials de divulgació de la Recerca, i es van comentar les últimes informacions
disponibles sobre el nou Decret d’Universitats.
La Dra. Elena Bartolomé, professora de l’EUSS acaba de publicar un article titulat: “Failure mode and effect analysis (FMEA) to improve collaborative project-based learning: Case study of a Study and Research Path in mechanical engineering” en la revista indexada International Journal on Mechanical Engineering Education.
Aquest treball va estar realitzat amb la col·laboració de la Paula Benítez, recentment graduada a l’EUSS en Enginyeria Elèctrica i Organització Industrial.
Figura 1: Subfases del REI en TMM; Esquema de preguntes i respostes (Q-A map), i alguns exemples d’activitats d’estudi i recerca: discussió entre iguals, estudi de la teoria, construcció de maquetes, anàlisi i simulació de màquines.
L‘Anàlisi de Modes de
Falla i Efectes (AMFE, o FMEA en anglès) és una eina àmpliament utilitzada a la
indústria per identificar possibles modes de fallada, els seus efectes i
causes. En aquest treball, es va investigar la utilitat de l’AMFE en l’àmbit
educatiu com a eina per millorar els processos d’aprenentatge actius. En el cas
de l’ estudi seleccionat, els principis de l’AMFE es van adaptar per avaluar el
risc de fallades en un curs de segon del Grau d’Enginyeria de “Teoria de
Màquines i Mecanismes” impartit mitjançant un “Recorregut d’Estudi i Investigació
(REI)”, una metodologia col·laborativa basada en projectes. El REI és un format
d’instrucció d’aprenentatge actiu que s’inicia mitjançant una pregunta
generatriu que condueix a una seqüència de preguntes i respostes derivades, i
combina moments d’estudi i investigació.
Mitjançant
l’aplicació de l’AMFE, l’equip docent va ser capaç d’identificar els modes de
fallada més crítics del procés, per així prioritzar i implementar accions
correctives per millorar el REI el curs següent.
Figura 2: (a) Modes de fallada al llarg dels REIs 2018/19 (vermell) i 2019/20 (blau), i Risk Priority Number (RPN)=OxSxD, producte de la probabilitat d’ocurrència (O), severitat (S) i probabilitat de detecció de cada mode; (b) Diagrama de Pareto-RPN: la línia representa el llindar per prendre accions correctives segons el principi de Pareto 80-20; (c) Distribució de modes de fallada amb un determinat RPN i mitjana.
Aquesta és una de les primeres experiències d’aplicació de l’anàlisi AMFE en Educació, en particular en el camp de l’Enginyeria. Cal destacar, però que l’enfocament sistemàtic que ofereix l‘AMFE es podria molt bé aplicar per millorar els processos d’aprenentatge en altres àrees.
En conclusió, FMEA representa una eina senzilla i potent d’avaluació de riscos molt útil per identificar passos crítics en un procés educatiu i millorar la qualitat de l’aprenentatge.
