Mechanosynthesis and characterization of nanostructured multiferroic materials.

Capítulos 7 y 8 embargados.óxido mixto de hierro y bismuto, BiFeO3, con estructura tipo perovskita, es uno de los materiales magnetoeléctricos más estudiados, ya que a temperatura ambiente presenta simultáneamente propiedades ferroeléctricas y antiferromagnéticas. A pesar de su versatilidad y alto potencial de uso como electrocerámica, su implementación se ve frenada por varios factores, tales como la difícil obtención de fases puras y el débil acoplamiento magnetoeléctrico. Concretamente, es extremadamente difícil la obtención del material libre de fases secundarias mediante procedimentos convencionales, como la reacción en estado sólido a partir de óxidos o carbonatos. Así, los tratamientos prolongados a altas temperaturas empleados en los métodos de síntesis y sinterización tradicionales favorecen la aparición de fases secundarias que, inevitablemente, deterioran las propiedades físicas del material. Por lo tanto, es de gran interés buscar métodos alternativos para la síntesis y sinterización de la perovskita BiFeO3. Asimismo, explorar distintas estrategias para mejorar las propiedades físicas, tales como la sustitución parcial del catión Bi3+ por cationes isovalentes de tierras raras (RE3+), también podrían suponer un impulso para la implementación de este material. Esta tesis doctoral abarca la preparación mediante mecanosíntesis de óxidos mixtos de fórmula general Bi1-xRExFeO3 con estructura tipo perovskita, donde el bismuto ha sido sustituido parcialmente por cationes de tierras raras: yterbio y samario. Ambas series (Bi1-xYbxFeO3 y Bi1- xSmxFeO3) se han caracterizado mediante un análisis exhaustivo de su estructura cristalina, microestructura, comportamiento en función de la temperatura, así como la evaluación de sus propiedades ópticas, eléctricas y magnéticas. Con respecto a la serie sustituida parcialmente con yterbio, Bi1-xYbxFeO3, se ha demostrado que la solubilidad del mismo en el sistema está limitada a una composición de aproximadamente el 3% de sustitución (x~0.03). A pesar de la formación de una fase enriquecida en yterbio para composiciones mayores al 3% (x > 0.03), las muestras preparadas mediante mecanosíntesis y sinterización convencional resultaron ser eléctricamente homogéneas y muy aislantes a temperatura ambiente. Desafortunadamente, las propiedades magnéticas no pudieron evaluarse adecuadamente, debido a que las fases enriquecidas en yterbio enmascaran los resultados. En cuanto a la serie sustituida con samario, BixSm1-xFeO3, se consiguió preparar muestras puras en un amplio rango de composición (0.05 ≤ x ≤ 0.2). Se comprobó que se obtienen distintas fases cristalográficas puras en función del contenido en samario, permitiendo medir las propiedades físicas de estos materiales sin la posible influencia de fases secundarias. Además, a partir de los datos obtenidos mediante difracción de rayos X, calorimetría diferencial de barrido y análisis de la constante dieléctrica en función de la temperatura se ha propuesto un diagrama de fases para la serie Bi1-xSmxFeO3, en el que se demuestra que la fase de alta temperatura en todos los casos es ortorrómbica Pnma. Todas las muestras preparadas por mecanosíntesis y sinterización convencional son eléctricamente homogéneas, altamente aislantes a temperatura ambiente y además exhiben propiedades magnéticas mejoradas, especialmente la composición x = 0.15. En esta tesis doctoral también se ha estudiado la sinterización instantánea (flash sintering) de polvos de BiFeO3 preparados mediante mecanosíntesis. Esta técnica de sinterización es relativamente novedosa y permite la densificación de cerámicas en unos pocos segundos y a emperaturas mucho más bajas que las empleadas en técnicas de sinterización convencionales, gracias a la aplicación de un campo eléctrico. Concretamente, se investiga el efecto de ciertos parámetros experimentales, como el campo eléctrico aplicado y la intensidad de corriente, en la densificación del BiFeO3. En las condiciones óptimas de sinterización instantánea, la muestra resultante de BiFeO3 es pura, densa, nanoestructurada y homogénea eléctricamente. Como un paso más allá a la sinterización instantánea, esta tesis doctoral también explora la síntesis de BiFeO3 mediante reacción en estado sólido asistida con campo eléctrico a partir de Bi2O3 y Fe2O3. Se ha estudiado el efecto del campo eléctrico aplicado y la intensidad de corriente límite en la pureza de las muestras obtenidas. Asimismo, se ha investigado el mecanismo de reacción, llegando a la conclusión que tanto la reacción en estado sólido como la densificación del material ocurren simultáneamente. Las muestras de BiFeO3 preparadas en las condiciones óptimas de reacción en estado sólido asistida por campo eléctrico resultaron ser puras, con un tamaño de grano medio de aproximadamente 83 nm y altamente aislantes a temperatura ambiente. Cabe destacar que la reacción en estado sólido asistida con campo eléctrico tiene lugar de manera prácticamente instantánea y a temperaturas mucho más bajas que las empleadas en los métodos de síntesis convencionales basados en reacción en estado sólido. Esto favorece la obtención de materiales puros, libres de fases secundarias, a diferencia de las muestras de BiFeO3 preparadas por métodos convencionales que se recogen en la bibliografía científica. Por último, se estudia la cinética de cristalización del BiFeO3. La cristalización es un aspecto fundamental con gran influencia en las propiedades finales de los materiales funcionales, como es la perovskita de BiFeO3. Sin embargo, los estudios de cinética de cristalización de BiFeO3 son escasos. Además, están limitados al análisis de la información obtenida por una sola técnica de caracterización, que generalmente aporta información incompleta y puede dar lugar a la interpretación errónea de los resultados. Por lo tanto, debido a su interés, esta tesis doctoral aborda el estudio de la cinética de cristalización de polvos nanocristalinos de BiFeO3, preparados mediante mecanosíntesis, procesando conjuntamente los datos obtenidos de diferentes técnicas de caracterización: difracción de rayos X en función de la temperatura, microscopía electrónica de transmisión y calorimetría diferencial de barrido

Improvement Cycle in Classroom (ICIC) in Chemistry Lab for Industrial Chemical Engineers

Este Ciclo de Mejora en el Aula (CIMA) se ha aplicado a las prácticas de laboratorio de la asignatura de Química General del primer curso de Ingeniería Química Industrial. Se describe de manera detallada el mapa de contenidos, el modelo metodológico posible y la secuencia de actividades propuestas, de tal forma que la experimentación en el laboratorio se presenta como una actividad de contraste. A parte de afianzar conceptos teóricos, el alumnado tiene la oportunidad de reformular sus ideas iniciales a través de la experiencia en el laboratorio y trabajo colaborativo. Se ha intentado contextualizar cada sesión para fomentar la motivación de los estudiantes y crear un clima de trabajo seguro donde cada alumno/a ha tenido la oportunidad de participar y debatir sus ideas mediante puestas en común. Asimismo, la evolución del aprendizaje de los discentes se ha evaluado mediante el uso de formularios iniciales y finales.This Improvement Cycle in Classroom (ICIC) has been applied to the Chemistry Lab in the General Chemistry course corresponding to the Degree of Industrial Chemical Engineering. A detailed description about the employed contents map, the methodological model and the proposed activity sequences are provided. The experiments in the lab are not only used to consolidate theoretical concepts but also as a contrast activity, where the students had the opportunity to reframe their initial ideas while working in small teams. In order to foster the students’ engagement and an inclusive atmosphere, each session has been contextualized and every student had the opportunity to share and debate their ideas. Moreover, the evolution of the students’ knowledge has been assessed through forms at the beginning and at the end of each session

Reaction flash sintering for producing high quality functional ceramics within seconds

For ceramic materials, it has been recently shown in literature that applying a small electric field and a small DC current through a sample produces sudden sintering (within seconds) at relatively low temperatures. This method is known as Flash Sintering and it has been applied to number of materials. In this work it is shown that both chemical reaction and sintering can be combined into a single flash sintering experiments. This new approach is known as Reaction Flash Sintering. To demonstrate the feasibility of this method, a multiferroic material, BiFeO3, is prepared from a stoichiometric mixture of Bi2O3 and Fe2O3 oxides. Thus, in a single process, dense nanostructured BiFeO3 ceramics are obtained by applying an electric field of 50 V cm-1 and with a current limit of 35 mA mm-2 within seconds at a furnace temperature of about 625 °C. The resulting materials were pure-phase perovskites without any evidence of secondary phases, sillenite or mullite, that are commonly present in materials prepared by conventional procedures. Moreover, samples were electrically insulating, as measured by complex impedance spectroscopy. It is shown here that the synthesis of pure single-phase ceramics of complex oxides from stoichiometric mixtures of single oxides is possible by reaction flash sintering, even for materials difficult to prepare by conventional procedures. This discovery is a breakthrough in materials preparation

Photolysis of HCOOH over Rh deposited on pure and N-modified TiO2: production of pure H2

BACKGROUND: At the international level PREMIS -"Physician Readiness to Manage Intimate Partner Violence Survey"- is amongst the most comprehensive instruments to evaluate primary health care professionals' readiness. The aim of this study is to assess the reliability, internal consistency and construct validity of the Spanish version of this questionnaire. METHODS: After translation, back translation and assessment of content validity of the questionnaire, 200 questionnaires were distributed to medical doctors and nurses working in 15 primary health care centres located in 4 autonomous regions (Comunidad Valenciana, Castilla León, Murcia, Cantabria), in 2013. Cronbach's alpha, intraclass correlation and rho Spearman coefficients were calculated. RESULTS: the Spanish version of PREMIS encompasses 64 items. Cronbach's alpha coefficient was greater than or close to 0.7 in most of indices. Intraclass correlation coefficient of 0.87 and Spearman coefficient of 0.67 showed a high reliability. All correlations for the scale of Opinions, which is the only one that was considered factorial structure of the questionnaire PREMIS, were higher than 0.30. CONCLUSIONS: the Spanish version of PREMIS obtained good internal validity, high reliability and predictive self-reported capacity of medical practitioners and nurses in Intimate Partner Violence cases in PHC centers

Validation of the Spanish Version of Physician Readiness to Manage Intimate Partner Violence Survey (PREMIS)

Fundamentos: El Physician Readiness to Manage Intimate Partner Violence Survey (PREMIS) es uno de los cuestionarios más completos en el contexto internacional para la valoración de la capacidad de respuesta frente a la violencia del compañero íntimo por los profesionales de Atención Primaria de Salud. El objetivo de este estudio fue determinar la fiabilidad, consistencia interna y validez de constructo de la versión española de este cuestionario. Métodos: Tras la traducción, retrotraducción y valoración de la validez de contenido del cuestionario, se distribuyeron en una muestra de 200 profesionales de medicina y enfermería de 15 centros de atención primaria de 4 Comunidades Autónomas en 2013 (Comunidad Valenciana, Castilla León, Murcia y Cantabria). Se calcularon los coeficientes alfa de Cronbach, los de correlación intraclase y rho de Spearman (test-retest). Resultados: la versión española del PREMIS incluyó 64 ítems. El coeficiente α de Cronbach fue superior a 0,7 o muy cercano a ese valor en la mayoría de los índices. Se obtuvo un coeficiente de correlación intraclase de 0,87 y un coeficiente de Spearman de 0,67 que muestran una fiabilidad alta. Todas las correlaciones observadas para la escala de opiniones, la única tratada como estructura factorial en el cuestionario PREMIS, fueron superiores a 0,30. Conclusiones: el PREMIS en español obtuvo una buena validez interna, alta fiabilidad y capacidad predictiva de las prácticas auto-referidas por médicos(as) y enfermeros(as) frente a casos de violencia del compañero íntimo en centros de atención primaria.Background: At the international level PREMIS – “Physician Readiness to Manage Intimate Partner Violence Survey”- is amongst the most comprehensive instruments to evaluate primary health care professionals’ readiness. The aim of this study is to assess the reliability, internal consistency and construct validity of the Spanish version of this questionnaire. Methods: After translation, back translation and assessment of content validity of the questionnaire, 200 questionnaires were distributed to medical doctors and nurses working in 15 primary health care centres located in 4 autonomous regions (Comunidad Valenciana, Castilla León, Murcia, Cantabria), in 2013. Cronbach’s alpha, intraclass correlation and rho Spearman coefficients were calculated. Results: the Spanish version of PREMIS encompasses 64 items. Cronbach’s alpha coefficient was greater than or close to 0.7 in most of indices. Intraclass correlation coefficient of 0.87 and Spearman coefficient of 0.67 showed a high reliability. All correlations for the scale of Opinions, which is the only one that was considered factorial structure of the questionnaire PREMIS, were higher than 0.30. Conclusions: the Spanish version of PREMIS obtained good internal validity, high reliability and predictive self-reported capacity of medical practitioners and nurses in Intimate Partner Violence cases in PHC centers.Este estudio forma parte del proyecto de investigación Violencia contra las mujeres en la pareja y respuestas de los profesionales de atención primaria de salud de España, financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad y el Instituto Carlos III (PI13/00874) para el periodo 2014-2016. También recibió el apoyo económico de COFAS (COFUND action within the Marie Curie Action People, in the Seventh Framework program and the Swedish Council for Working Life and Social Research/FAS-Forskningsradet för arbetsliv och socialvetenskap)

Multi-Phase Flash Sintering: The Next Natural Step in Flash Sintering Evolution

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Evidencia científica y recomendaciones sobre cribado de agudeza visual. Revisión bibliográfica

Fundamentos: En los ámbitos científico e institucional existe controversia sobre cuándo recomendar la práctica del cribado visual en la población. El objetivo de este trabajo es valorar el nivel de evidencia científica que existe sobre el cribado visual para determinar si las recomendaciones existentes son o no adecuadas. Métodos: Revisión sistemática de artículos científicos consultando las bases de datos MedLine y The Cochranre Library Plus, sin restricción de fecha, en los idiomas español e inglés. Se incluyó literatura gris mediante búsqueda manual. No se hicieron restricciones respecto al tipo de estudio. Se revisaron los abstracts y en los casos necesarios los artículos completos, teniéndose en cuenta finalmente todos los artículos que incluían recomendaciones sobre cribado de agudeza visual y eliminando el resto. Resultados: Se seleccionaron 6 artículos. La mayoría de las recomendaciones realizadas por las sociedades fueron a través de guías de práctica clínica o artículos de opinión. Respecto a los diseños de los artículos científicos localizados hubo 2 ensayos aleatorios controlados, 3 ensayos no controlados y 1 estudio transversal. Conclusiones: Los estudios sobre adultos no permiten determinar que las recomendaciones realizadas por las sociedades científicas tengan una base científica sólida. En el caso de los niños, los estudios y las sociedades científicas no aclaran cuál es la edad más idónea para realizar cribado visual

Pyrolysis kinetics of ethylene-propylene (EPM) and ethylene-propylene-diene (EPDM)

The thermal degradation kinetics of several ethylene-propylene copolymers (EPM) and ethylene-propylene-diene terpolymers (EPDM), with different chemical compositions, have been studied by means of the combined kinetic analysis. Until now, attempts to establish the kinetic model for the process have been unsuccessful and previous reports suggest that a model other than a conventional nth order might be responsible. Here, a random scission kinetic model, based on the breakage and evaporation of cleavaged fragments, is found to describe the degradation of all compositions studied. The suitability of the kinetic parameters resulting from the analysis has been asserted by successfully reconstructing the experimental curves. Additionally, it has been shown that the activation energy for the pyrolysis of the EPM copolymers decreases by increasing the propylene content. An explanation for this behavior is given. A low dependence of the EPDM chemical composition on the activation energy for the pyrolysis has been reported, although the thermal stability is influenced by the composition of the diene used.Ministerio de Economía y Competitividad CTQ2011-27626Junta de Andalucía TEP-785

Flash sintering of highly insulating nanostructured phase-pure BiFeO3

We show that BiFeO, that is electrically homogeneous, is a good insulator, and has a low dielectric constant (the properties desired in its applications), can be produced by flash sintering, which is nominally difficult to achieve by conventional and spark plasma sintering processes. The flash-sintered specimens had a uniform microstructure with a nanometric grain size of ~20 nm.Ministerio de Economía y Competitividad CTQ2014-52763-C2-1-RJunta de Andalucía TEP- 7858Office of Naval Research (USA) N00014-15-1-250

POLYBIUS2020, a cost-effective underwater autonomous video system to record fishing gear selectivity performance catching fish and marine litter

Underwater video cameras are a highly versatile survey solution for marine fsheries research. The POLYBIUS2020 is a system specially designed to be used as a tool for video recording inside towed fshing gears. Its design allows for rapid installation onboard commercial fshing vessels as well as for quick reconfguration and battery replacement. The system is based on simple commercial components to ensure low costs and the opportunity of future studies using house technology. The feld experiments carried out have shown the fexibility and ability of the system to obtain key information about fshing selectivity, fora and fauna characterization and marine litter presence.Peer Reviewe