Aprèn - Eloi Pineda Soler

This study investigates a group of titanium-based amorphous and nanocrystalline alloys, Ti40Zr25Cu20Pd5Ag10, Ti40Zr25Cu20Pd5Fe10 and Ti40Zr25Cu20Pd5Ag5Fe5, focusing on their production methods, detailed characterization, and biocidal properties. The aim of the work is the synthesis of a biomaterial which ideally would consist in a metallic glass with an amorphous structure, resistant to tension forces and bioinert. This research explores synthesis techniques consisting of rapid solidification by quenching the melt alloy into ribbons, trying to achieve an amorphous structure. Characterization involved examination of the microstructural features using techniques such as X-ray Diffraction (XRD), Differential Scanning Calorimeter (DSC) and Scanning Electron Microscopy (SEM-EDX). The response of the material to certain conditions was evaluated monitoring the behavior of the potential biomaterial under certain conditions such as mechanical stress, using a Dynamo-Mechanical Analysis (DMA) apparatus and a Tension Rheometer, and the ion release when submitted to physiological conditions using Inductively Coupled Plasma Mass Spectroscopy (ICP-MS). In addition, the study assesses the biocompatibility of these alloys and their effectivity as a biomaterial by testing their impact on bacteria proliferation. The findings of this research on titanium-based alloys with different Ag and Fe compositions are expected to contribute to a better understanding of titanium-based amorphous/nanocrystalline alloys and their material properties, establishing differences between compositions. Although still preliminary, the results will be of high value to the materials and biomedicine industry, and it will also give insightful perspectives for future research.

Aquest estudi investiga un grup d'aliatges amorfes i nanocristal·lins basades en titani, Ti40Zr25Cu20Pd5Ag10, Ti40Zr25Cu20Pd5Fe10 i Ti40Zr25Cu20Pd5Ag5Fe5, centrant-se en els seus mètodes de producció, caracterització detallada i propietats biocides. L'objectiu del treball és la síntesi d'un biomaterial que idealment consistiria en un vidre metàl·lic amb una estructura amorfa, resistent a les forces de tensió i bioinert. Aquest estudi explora tècniques de síntesi que consisteixen en la solidificació ràpida mitjançant l'escalfament ràpid de l'aliatge en fusió fins a obtenir cintes, amb l'objectiu d'aconseguir una estructura amorfa. La caracterització va implicar l'examen de les característiques microestructurals utilitzant tècniques com la Difracció de Raigs X (XRD), Calorimetria Diferencial (DSC) i la Microscòpia Electrònica (SEM-EDX). La resposta del material a certes condicions es va avaluar monitoritzant el comportament del possible biomaterial sota condicions específiques, com l'estrès mecànic, utilitzant un aparell d'Anàlisi Dinamo-Mecànic (DMA) i un Reòmetre de Tensió, i alliberament d'ions quan s'exposa a condicions fisiològiques utilitzant Espectroscòpia de Masses de Plasma Inductivament Acoblat (ICP-MS). A més, l'estudi avalua la biocompatibilitat d'aquests aliatges i la seva eficàcia com a biomaterial mitjançant proves de l'impacte en la proliferació de bacteris. Es preveu que els resultats d'aquesta recerca sobre aliatges basats en titani amb diferents composicions d'Ag i Fe contribueixin a una millor comprensió dels aliatges amorfes/nanocristal·lines basats en titani i les seves propietats materials, establint diferències entre les composicions. Tot i que encara són preliminars, els resultats tindran un alt valor per a la indústria de materials i biomedicina, i també proporcionaran perspectives interessants per a futures investigacions.

Este estudio investiga un grupo de aleaciones con base de titanio y estructura amorfa y nanocristalina; Ti40Zr25Cu20Pd5Ag10, Ti40Zr25Cu20Pd5Fe10 y Ti40Zr25Cu20Pd5Ag5Fe5, centrándose en sus métodos de producción, caracterización detallada y propiedades biocidas. El objetivo del trabajo es la síntesis de un biomaterial que idealmente consistiría en un vidrio metálico con una estructura amorfa, resistente a las fuerzas de tensión y bioinerte. Este estudio explora técnicas de síntesis que consisten en la solidificación rápida mediante enfriamiento rápido de la aleación fundida, con el objetivo de lograr una estructura amorfa. La caracterización involucró la evaluación de características microestructurales utilizando técnicas como la Difracción de Rayos X (XRD), el Calorímetro de Barrido Diferencial (DSC) y la Microscopía Electrónica de Barrido (SEM-EDX). La respuesta del material a ciertas condiciones se evaluó monitoreando el comportamiento del posible biomaterial bajo condiciones específicas, como el estrés mecánico, utilizando un aparato de Análisis Dinamo-Mecánico (DMA) y un Reómetro de Tensión, y la liberación de iones cuando se somete a condiciones fisiológicas utilizando Espectroscopía de Masas de Plasma Acoplado Inductivamente (ICP-MS). Además, el estudio evalúa la biocompatibilidad de estas aleaciones y su efectividad como biomaterial mediante pruebas de su impacto en la proliferación bacteriana. os hallazgos de esta investigación sobre aleaciones a base de titanio con diferentes composiciones de Ag y Fe se espera que contribuyan a una mejor comprensión de las aleaciones amorfas/nanocristalinas a base de titanio y sus propiedades materiales, estableciendo diferencias entre las composiciones. Aunque aún preliminares, los resultados serán de gran valor para la industria de materiales y biomedicina, y también proporcionarán perspectivas interesantes para futuras investigaciones.

Comparison of structural dynamics between conventional and high-entropy metallic glasses using X-ray Photon Correlation Spectroscopy

Treball Final de Grau

Eliasson Silvestre, Guillem

Tutor/a - Director/a: Pineda Soler, Eloi

Data de publicació: 2024

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Telecomunicació de Barcelona (ETSETB)

Veure detall Accés al text complet

Metallic glasses are a relatively new kind of material that exhibit extraordinary properties and are widely used in many fields of research and industry. However, the physics behind the glass transition and the glass state are not fully understood yet, and it remains a subject of debate within the scientific community. With X-ray Photon Correlation Spectroscopy, the atomic-scale structural dynamics of a material can be observed and tracked over time, emerging as the best technique to analyze the behavior of the atoms in these materials. In this work, two metallic glasses are analyzed: a conventional Metallic Glass (Pd40Ni40P20) and a High-Entropy Metallic Glass (PdCuPtNiP). Together with other experimental techniques -- Wide Angle X-ray Scattering and Differential Scanning Calorimetry -- the structural dynamics of both materials are fully characterized in a wide range of temperatures, providing new insights of the physics of these materials in the glass and supercooled liquid states and during the glass transition and crystallization processes.

Els vidres metàl·lics són un tipus de material relativament nou que exhibeixen propietats extraordinàries i s'utilitzen àmpliament en molts camps de recerca i indústria. No obstant això, la física darrere de la transició vítria i l'estat vítric no es comprenen del tot encara, i segueix sent un tema de debat dins de la comunitat científica. Amb l'Espectroscòpia de Correlació de Fotons de Raigs X (XPCS), es poden observar i seguir al llarg del temps les dinàmiques estructurals a escala atòmica d'un material, emergint com la millor tècnica per analitzar el comportament dels àtoms en aquests materials. En aquest treball, s'analitzen dos vidres metàl·lics: un vidre metàl·lic convencional (Pd40Ni40P20) i un vidre metàl·lic d'alta entropia (PdCuPtNiP). Juntament amb altres tècniques experimentals -- Dispersió de Raigs X d'Angle Ampli(WAXS) i Escaneig Diferencial de Calorimetria (DSC) -- es caracteritzen completament les dinàmiques estructurals d'ambdós materials en un ampli rang de temperatures, proporcionant noves perspectives sobre la física d'aquests materials en els estats de vidre i líquid subrefredat i durant els processos de transició vítrica i cristal·lització.

Los vidrios metálicos son un tipo de material relativamente nuevo que exhibe propiedades extraordinarias y se utilizan ampliamente en muchos campos de investigación e industria. Sin embargo, la física detrás de la transición vítrea y el estado vítreo no se comprenden del todo aún, y sigue siendo un tema de debate dentro de la comunidad científica. Con la Espectroscopía de Correlación de Fotones de Rayos X (XPCS), se pueden observar y seguir a lo largo del tiempo las dinámicas estructurales a escala atómica de un material, emergiendo como la mejor técnica para analizar el comportamiento de los átomos en estos materiales. En este trabajo, se analizan dos vidrios metálicos: un vidrio metálico convencional (Pd40Ni40P20) y un vidrio metálico de alta entropía (PdCuPtNiP). Junto con otras técnicas experimentales -- Dispersión de Rayos X de Ángulo Amplio (WAXS) y Barrido Diferencial de Calorimetría (DSC) -- se caracterizan completamente las dinámicas estructurales de ambos materiales en un amplio rango de temperaturas, proporcionando nuevas perspectivas sobre la física de estos materiales en los estados de vidrio y líquido subenfriado y durante los procesos de transición vítrea y cristalización

Structural characterization of liquid-liquid transitions in glass-forming alloys

Treball Final de Grau

Pina Ríos, Víctor

Tutor/a - Director/a: Pineda Soler, Eloi; Duan, Yajuan; Bruna Escuer, Pere

Data de publicació: 2023

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Telecomunicació de Barcelona (ETSETB)

Veure detall Accés al text complet

TRANSFERÈNCIA DE MASSA EN SISTEMES BIOLÒGICS (Examen parcial, 1r quadrimestre) Restricted access to the UPC academic community

Examen

Pineda Soler, Eloi

Data de publicació: 2023

Escola d'Enginyeria Agroalimentària i de Biosistemes de Barcelona (EEABB)

TRANSFERÈNCIA DE MASSA EN SISTEMES BIOLÒGICS - 390333

Accés al text complet

FÍSICA (Examen parcial, 2n quadrimestre) Restricted access to the UPC academic community

Examen

Pineda Soler, Eloi

Data de publicació: 2023

Escola d'Enginyeria Agroalimentària i de Biosistemes de Barcelona (EEABB)

FÍSICA - 390236

Accés al text complet

FÍSICA (Examen parcial, 2n quadrimestre) Restricted access to the UPC academic community

Examen

Pineda Soler, Eloi

Data de publicació: 2023

Escola d'Enginyeria Agroalimentària i de Biosistemes de Barcelona (EEABB)

FÍSICA - 390236

Accés al text complet

Measurement of metallic glasses heterogeneities through atomic force microscopy

Treball d'assignatura

Pineda Soler, Eloi; Nabahat, Mehran; Barbecho, Adrià; Torres, Sergio

Data de publicació: 2022

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Telecomunicació de Barcelona (ETSETB)

PROJECTES D'ENGINYERIA FÍSICA 2 - 230477

Veure detall Accés al text complet

TRANSFERÈNCIA DE MASSA EN SISTEMES BIOLÒGICS (Examen parcial, 1r quadrimestre) Restricted access to the UPC academic community

Examen

Pineda Soler, Eloi

Data de publicació: 2022

Escola d'Enginyeria Agroalimentària i de Biosistemes de Barcelona (EEABB)

TRANSFERÈNCIA DE MASSA EN SISTEMES BIOLÒGICS - 390333

Accés al text complet

TRANSFERÈNCIA DE MASSA EN SISTEMES BIOLÒGICS (Examen parcial, 1r quadrimestre) Restricted access to the UPC academic community

Examen

Pineda Soler, Eloi

Data de publicació: 2022

Escola d'Enginyeria Agroalimentària i de Biosistemes de Barcelona (EEABB)

TRANSFERÈNCIA DE MASSA EN SISTEMES BIOLÒGICS - 390333

Accés al text complet

FÍSICA (Examen final, 2n quadrimestre) Restricted access to the UPC academic community

Examen

Pineda Soler, Eloi

Data de publicació: 2022

Escola d'Enginyeria Agroalimentària i de Biosistemes de Barcelona (EEABB)

FÍSICA - 390236

Accés al text complet

FÍSICA (Examen parcial, 2n quadrimestre) Restricted access to the UPC academic community

Examen

Pineda Soler, Eloi

Data de publicació: 2022

Escola d'Enginyeria Agroalimentària i de Biosistemes de Barcelona (EEABB)

FÍSICA - 390236

Accés al text complet

Estudi de la viabilitat del fong (Ganoderma lucidum) com a component per l'elaboració de biomaterials

Treball Final de Grau

Longan Rodríguez, Sergi

Tutor/a - Director/a: Claramunt Blanes, Josep; Pineda Soler, Eloi

Data de publicació: 2022

Escola d'Enginyeria Agroalimentària i de Biosistemes de Barcelona (EEABB)

Veure detall Accés al text complet

The main objective of this study is to develop a biomaterial formed from the mycelium of a fungus, specifically the strain M9726 of the species Ganoderma lucidum, inducing its growth through three different plant-based substrates, such as cotton paper, linen felt and lignocel powder. Aggregates are also incorporated in each substrate with proportions of 0%, 25% and 50% to see if this causes an effect of greater adhesion in the resulting compound. Finally, its physical properties are examined by means of a three-point bending test. The experiment consists of a first test phase that allows to concise the dynamics of each procedure and to see if the fungus develops correctly in the chosen substrates. Then, the samples are analyzed to guide the final phase, where it is intended to correct the defects observed in the first phase and where it is hoped to obtain the best possible results. To carry this out, it is necessary to follow the methodology set out in the predetermined experimental design and which, in this case, consists of the following five stages: 1. Preparation and sterilization of the substrate; 2. Inoculation of the substrate; 3. Formation of the test plates; 4. Pressing and drying of the test plates; 5. Testing of the test plates. With the obtained results and the argumentative support of the state of the art, it can be affirmed that, from this experiment, could arise an alternative solution to the various existing problems related to some types of plastics and other commonly used materials that are causing significant alterations to the planet's ecosystems and that lead to the acceleration of climate change.

El objetivo principal del trabajo se centra en elaborar un biomaterial formado a partir del micelio de un hongo, concretamente la cepa M9726 de la especie Ganoderma lucidum, induciendo su crecimiento a través de tres sustratos de origen vegetal distintos, como son el papel de algodón, el fieltro de lino y el polvo de lignocel. También se incorporan áridos en cada sustrato con proporciones del 0%, 25% y 50% para ver si esto provoca un efecto de mayor adherencia en el compuesto resultante. Por último, se examinan sus propiedades físicas por medio de un ensayo de flexión por tres puntos. El experimento consta, en primer lugar, de una fase de test que permite afinar la dinámica de cada procedimiento y ver si el hongo se desarrolla correctamente en los sustratos escogidos. Después, se analizan los primeros resultados para encaminar la fase final, donde se pretende corregir los defectos observados en la primera fase y se espera obtener los mejores resultados posibles. Para llevarlo a cabo, es necesario seguir la metodología expuesta en el diseño experimental previo y que, en este caso, consta de las siguientes cinco etapas: 1. Preparación y esterilización del sustrato; 2. Inoculación del sustrato; 3. Formación de las probetas; 4. Prensado y secado de las probetas; 5. Ensayo de las probetas. Asimismo, con los resultados obtenidos y el soporte argumental del estado del arte, puede afirmarse que de este experimento podría surgir una solución alternativa a la diversa problemática existente con algunos tipos de plásticos y demás materiales de uso habitual que están provocando alteraciones significativas en los ecosistemas del planeta y que propician la aceleración del cambio climático.

L'objectiu principal del treball es centra en elaborar un biomaterial format a partir del miceli d'un fong, concretament la soca M9726 de l'espècie Ganoderma lucidum, induint el seu creixement a través de tres substrats d'origen vegetal diferents, com són el paper de cotó, el feltre de lli i el pols de lignocel. També s'incorporen àrids en cada substrat amb proporcions del 0%, 25% i 50% per veure si això provoca un efecte de major adherència en el compost resultant. Finalment, s'examinen les seves propietats físiques per mitjà d'un assaig de flexió per tres punts. L'experiment consta, en primer lloc, d'una fase de test que permet afinar la dinàmica de cada procediment i veure si el fong es desenvolupa correctament en els substrats escollits. Després, s'analitzen els primers resultats per encaminar la fase final, on es pretén corregir els defectes observats en la primera fase i on s'espera obtenir els millors resultats possibles. Per portar-ho a terme, cal seguir la metodologia exposada en el disseny experimental previ i que, en aquest cas, consta de les següents cinc etapes: 1. Preparació i esterilització del substrat; 2. Inoculació del substrat; 3. Formació de les provetes; 4. Premsat i assecat de les provetes; 5. Assaig de les provetes. L'estudi demostra que els biomaterials elaborats són prou resistents a la flexió com per competir en front d'altres materials convencionals com l'escuma de poliestirè, havent obtingut els millors resultats amb el substrat de fibra de lli sense àrids i uns valors mitjans màxims de 0,51 MPa pel mòdul de ruptura, 3,02 MPa pel mòdul d'elasticitat i 586,88 J/m2 per l'energia específica. Amb els resultats obtinguts i el suport argumental de l'estat de l'art, es pot afirmar que d'aquest experiment podria sorgir una solució alternativa a la diversa problemàtica existent amb alguns tipus de plàstics i demés materials d'ús habitual que estan provocant alteracions significatives en els ecosistemes del planeta i que propicien l'acceleració del canvi climàtic.

Estudi de materials candidats per substituir el plàstic en el cultiu de bolets en sacs

Treball Final de Grau

Galiano Pizarro, Adria

Tutor/a - Director/a: Pineda Soler, Eloi

Data de publicació: 2022

Escola d'Enginyeria Agroalimentària i de Biosistemes de Barcelona (EEABB)

Veure detall Accés al text complet

The work deals with the method of growing mushrooms in bags with autoclave sterilization. In this method, practically the only polluting waste generated is the plastic of the bags. This is because the technique uses polypropylene bags as containers for the substrate where the mushrooms will grow. The objective was to study the plastic from which the bags are produced to determine which properties make it the ideal material for this process and look for other materials that could be candidates to replace it. The feasibility of these alternative materials was assessed by means of a bibliographical study and a field study through surveys and interviews with producers of the industry. This was used to find out not only the technical feasibility of the materials, but also the position of the companies about the problem of plastics and their willingness to try out new methods or materials to fight against it. It can be concluded that the plastic of the cultivation bags is a material with very special properties, which together make it an optimal material for mushroom cultivation. There are different materials that can work in a similar way, such as medical-grade paper or linen or cotton fabrics. Anyhow, for various reasons, they do not provide sufficient security for companies to eliminate plastic bags and implement the change. The main problem is that this change does not depend only on the producing companies. The necessary change must be carried out on a global scale in society, finding new ways to produce efficiently and to maintain the trust that customers, suppliers, and producers have with plastic.

El trabajo trata sobre el método de cultivo de setas en saco con esterilización en autoclave. En este método concreto, prácticamente los únicos residuos contaminantes que se generan son plásticos, por el hecho de que en el método se utilizan bolsas de polipropileno como recipientes para el substrato donde crecerán las setas. El objetivo era estudiar el plástico con el que se producen las bolsas para concretar cuáles son las propiedades que lo hacen el material idóneo para este proceso y buscar otros materiales que puedan ser candidatos para substituirlo. Se valoró si estos materiales son realmente viables mediante un estudio bibliográfico y un estudio práctico a través de encuestas y una entrevista a productores del sector. Se aprovechó para conocer, no solo la viabilidad técnica de los materiales, sino también el posicionamiento de las empresas frente a la problemática de los plásticos y su disposición a probar nuevos métodos o materiales para combatirla. Se ha podido concluir que el plástico de las bolsas de cultivo es un material con propiedades muy particulares que, en conjunto, lo hacen un material óptimo para el cultivo de setas. Hay diferentes materiales que pueden llegar a funcionar de una forma similar, como es el caso del papel de grado médico o las telas de lino o algodón, pero, por diferentes motivos, no dan la seguridad suficiente a las empresas para eliminar las bolsas de plástico y aplicar el cambio. El principal problema es que este cambio no depende solo de las empresas productoras, el cambio necesario se ha de llevar a cabo a escala global en la sociedad para encontrar nuevas formas de producir de manera eficiente y mantener la confianza que tienen clientes, proveedores y productores.

El treball tracta sobre el mètode de cultiu de bolets en sac amb esterilització en autoclau. En aquest mètode concret, pràcticament els únics residus contaminants que es generen són plàstics, a causa del fet es fan servir bosses de polipropilè com a recipient pel substrat on creixeran els bolets. L'objectiu d'aquest treball és estudiar el plàstic amb el qual es produeixen les bosses per concretar quines són les propietats que el fan el material idoni per aquest procés i buscar altres materials que puguin ser candidats per substituir-lo. S'ha valorat si aquests materials són realment viables mitjançant un estudi bibliogràfic i un estudi pràctic mitjançant enquestes i una entrevista a productors del sector. Això ha permès conèixer, no només la viabilitat tècnica dels materials, sinó també el posicionament de les empreses enfront de la problemàtica dels plàstics i la seva disposició a provar nous mètodes o materials per combatre-la. S'ha pogut concloure que el plàstic de les bosses de cultiu és un material amb propietats molt particulars que, en conjunt, el fan un material òptim pel cultiu de bolets. Hi ha diferents materials que poden arribar a funcionar d'una manera similar, com és el cas del paper de grau mèdic o les teles de lli o cotó, però, per diferents motius, no donen la seguretat suficient a les empreses per a eliminar les bosses de plàstic i aplicar el canvi. El principal problema és que aquest canvi no depèn només de les empreses productores, el canvi necessari s'ha de portar a terme a escala global en la societat per trobar noves formes de produir d'una manera eficient i mantenir la confiança que tenen clients, proveïdors i productors.