Mechanical Properties of Thin-Film Composite Membranes and Their Role in Osmotic Processes

My research goal was to understand the role of membrane mechanical properties (e.g. strength and stiffness) in the transport of water and salt through polymer-based thin-film composite (TFC) membranes used for osmotic processes (OP). OP are membrane processes in which the main driving force is a concentration difference of solute(s) in the solutions in contact with the two sides of a semipermeable membrane. OP applications may include removing water from products/contaminants, harvesting energy from salinity gradients, and lowering costs of seawater desalination. The study system for my research was a set of TFC reverse osmosis (RO) membranes designed for rejecting salts in desalination. These TFC RO membranes have thick supporting layers (~150 μm), which increases the diffusion pathway for salts within the membranes. This decreases the effective salinity gradient between the two surfaces of the membrane active layer, which ultimately decreases the process productivity (i.e., water flux). I aimed to provide guidelines for the improved design of TFC membranes for OP, considering the trade-off between membrane mechanical integrity and productivity. My research approach comprised measurements and analysis of the individual mechanical properties of the three polymeric layers (active, porous support, and backing) that comprise TFC RO membranes, and correlation of these mechanical properties with TFC membrane transport properties and performance in OP. Initially, I studied helically coiled and multiwall carbon nanotubes as additives to create nanocomposite porous supports with improved mechanical properties. The results support the idea that increasing the mechanical stiffness of TFC membrane nanocomposite supports is an effective strategy for enhancing water production in desalination operations. Secondly, I evaluated woven polyester mesh as a backing layer and analyzed the role of mesh opening size on burst strength and mass-transfer resistance of TFC membranes used for OP. The findings show that mass-transfer resistances in OP are an additive effect of the multiple layers that compose a membrane and can be reduced by using more open (yet functional) backing layers such as polyester woven mesh in place of standard nonwoven mesh. Thirdly, I aimed to correlate the reduction in stiffness of the active layer with the change in water permeance of five commercial TFC membranes after contact with five different C1-C4 monohydric alcohols. The motivation was to explain the improvements in water flux after alcohol contact, which is used to pre wet membranes before OP operation. Correlation of results suggests that the mixing of water with the alcohols facilitates penetration of the alcohols into the active layer, likely by disrupting inter-chain hydrogen bonds, thus increasing the active layer free volume for water permeation. Finally, I studied water and sodium chloride transport through TFC membranes that were subjected to known degrees of mechanical strain. I demonstrated the importance of knowing the stress-strain curve of the membrane and highlighted that stiffer membrane structures are desirable to avoid reaching a strain above the reported onset fracture strain of the selective layer. With this information, I introduced a deformability coefficient and a solution-diffusion model with defects to guide the design of membranes and modules for pressurized osmotic processes. In closing the dissertation, I provided recommendations and research opportunities that I envision would improve TFC membrane productivity in OP

The influence of graphic organizers in A1 sixth graders' argumentative writing skill in an EFL context

135 Páginas.En este estudio de investigación cualitativa en pequeña escala, se analizó la influencia del uso de organizadores gráficos para ayudar a los participantes en el proceso de realizar textos escritos basados en resolución de problemas. El estudio se llevó a cabo con estudiantes de grado sexto del nivel básico de Inglés según el Marco Común Europeo para las Lenguas en un colegio del sector privado ubicado en Chía, Colombia. Los participantes demostraron dificultades en varios aspectos lingüísticos y comunicativos (vocabulario, conectores, expresiones para dar un punto de vista, dar argumentos, y conectar ideas). Los datos fueron recolectados usando diversos instrumentos como encuestas, cuestionarios, grupos focales, diario docente, y los artefactos de los participantes (organizadores y los textos escritos) y fueron analizados usando el método de teoría fundamentada. Los resultados revelaron que los organizadores gráficos tuvieron una influencia positiva en las habilidades argumentativas de escritura de los participantes. Específicamente, los organizadores ayudaron a promover el desarrollo estratégico de la planeación de la información y linearización argumentativa durante las étapas de planeación y escritura. Esta influencia se debío al mejoramiento de las habilidades de procesamiento de la información y al fomento de la estructura argumentativa escrita. En conclusión, este estudio fomenta la investigación en la escritura en la lengua inglesa ya que extiende nuestro entendimiento sobre cómo los aprendices más jóvenes desarrollan habilidades argumentativas de escritura, y ofrece lecciones significativas para docentes de idiomas—y contenido—en la lengua materna o idiomas adicionales. Palabras claves: Organizadores gráficos; actividades sobre resolución de problemas; habilidad argumentativa escrita; planeación y linearización estratégica

Astrobee: Current Status and Future Use as an International Research Platform

The Astrobees are NASA's next generation free-flying robots for the International Space Station (ISS). In this presentation we aim to disseminate to the general public the current status of Astrobee's software and hardware, its ground facilities used for testing, and how guest scientists use it as a research platform

Expressing Discrete Geometry using the Conformal Model

International audiencePrimitives and transformations in discrete geometry, such as lines, circles, hyperspheres, hyperplanes, have been defined with classical linear algebra in dimension 2 and 3, leading to different expressions and algorithms. This paper explores the use of the conformal algebra to express these discrete primitives in arbitrary dimensions with a minimum of expressions and then algorithms. Starting with hyperspheres and hyperplanes, a generalization to $k$-sphere is then proposed. This gives one simple and compact formula, valid for all geometric conformal elements in R^n, from the circle to the hypersphere, and the line to the hyperplane

Estimación de posturas de agarre en base a ACP y RN

Comunicación presentada en el XXI Congreso Nacional de Ingeniería Mecánica, celebrado en Elche en Noviembre de 2016.La investigación en manos antropomorfas robóticas y protésicas experimenta un auge en la actualidad. Unos diseños intentan lograr un agarre estable y diestro mientras que otros pretenden alcanzar un elevado grado de antropomorfismo y de apariencia cosmética. Sin embargo, las prótesis de mano existentes suelen ser muy simples desde un punto de vista biomecánico. Esto se debe a la complejidad de establecer una interacción adecuada entre el amputado y una prótesis de múltiples grados de libertad, que requeriría numerosas señales de control independientes y un controlador inteligente. Una innovación en el ámbito del control de manos artificiales podría derivarse de la observación e imitación del comportamiento biomecánico natural, en base a un espacio de dimensionalidad reducida. El presente trabajo plantea la utilización del análisis de componentes principales (ACP), para reducir la dimensionalidad del problema de control, en combinación con las redes neuronales (RN), para predecir la posturas de la mano en dos tipos de agarre sobre objetos cilíndricos: un agarre de potencia (cilíndrico) y un agarre de precisión (pinza con 5 dedos). El objetivo es determinar el mínimo número de entradas de control necesarias para que una mano protésica avanzada pueda realizar actividades de la vida diaria en base a patrones posturales identificados y evaluar su posibilidad de control real. Para ello, se realizaron experimentos de agarre con 16 sujetos diestros y 4 cilindros de diversos diámetros durante los que se registró la posición de 32 marcadores. A partir de estos datos se calcularon los ángulos de articulación de la mano para cada postura de agarre (PA). Posteriormente, se realizó un ACP sobre los datos de PA, obteniendo 7 componentes principales (posturas propias de agarre, PPA) que determinaron las sinergias posturales producidas durante el agarre. El resultado se simuló mediante OpenSim. Los datos obtenidos se utilizaron para entrenar y validar una RN para estimar PA a partir de las PPA, con una arquitectura previamente validada compuesta por dos capas. Finalmente, se calculó la raíz cuadrada del error cuadrático medio global y por articulación de la predicción realizada por la RN con respecto a la postura experimental, obteniendo resultados alentadores.El presente trabajo está financiado por la Generalitat Valenciana a través del proyecto GV/2015/101

Astrobee Overview: System, Status, Performance, and Specification

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Stability analysis of a free falling pararotor

The pararotor is a decelerator device based on the autorotation of a rotating wing. When it is dropped, it generates an aerodynamic force parallel to the main motion direction, acting as a decelerating force. In this paper, the rotational motion equations are shown for the vertical flight without any lateral wind component and some simplifying assumptions are introduced to obtain analytic solutions of the motion. First, the equilibrium state is obtained as a function of the main parameters. Then the equilibrium stability is analyzed. The motion stability depends on two nondimensional parameters, which contain geometric, inertia, and aerodynamic characteristics of the device. Based on these two parameters a stability diagram can be defined. Some stability regions with different types of stability trajectories (nodes, spirals, focuses) can be identified for spinning motion around axes close to the major, minor, and intermediate principal axes. It is found that the blades contribute to stability in a case of spin around the intermediate principal inertia axis, which is otherwise unstable. Subsequently, the equations for determining the angles of nutation and spin of the body are obtained, thus defining the orientation of the body for a stationary motion and the parameters on which that position depends