Doble Grado en Física e Ingeniería de Materiales

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Los orígenes de la teoría especial de la relatividad
(2023) Tapia Pavón, Antonio; Pérez Izquierdo, Alberto Tomás; Amérigo Góngora, María de la Purificación; Universidad de Sevilla. Departamento de Electrónica y Electromagnetismo
Interacción débil en procesos de dispersión neutrino-leptón
(2023) Prats Garrido, Miguel; Megías Vázquez, Guillermo Daniel; Caballero Carretero, Juan Antonio; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear
Este trabajo es un estudio teórico de los procesos de dispersión entre neutrinos y leptones cargados. Tras realizar una breve revisión de las propiedades del neutrino, se introduce el formalismo de la teoría cuántica de campos para la interacción electrodébil y se analizan procesos de dispersión mediados por corrientes cargadas y neutras. Estos procesos son de relevancia actual debido al desarrollo de experimentos que intentan medir con precisión las oscilaciones de los neutrinos. Experimentos actuales como MINERvA, o futuros como DUNE, utilizan el conocimiento preciso de las secciones eficaces de dispersión entre neutrinos y leptones para reducir la incertidumbre en el flujo de neutrinos experimental.
Propiedades físicas de sistemas compuestos de alúmina y alótropos de carbono nanoestructurados
(2023) Lazo Moreno, Miriam; Morales Flórez, Víctor; Cumbrera Hernández, Francisco Luis; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Materiales avanzados mediante impresión 3D por estereolitografía
(2023) Guerrero Muñoz, Gloria; Ramírez Rico, Joaquín; Ramírez de Arellano López, Antonio; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
En este Trabajo de Fin de Grado se estudia la impresión 3D por estereolitografía modificando la resina comercial Elegoo Mars con distintas fracciones de carga sólida de sílice AEROSIL OX50. Primero se explican los fundamentos de la impresión 3D y de la estereolitografía y del sólido utilizado. A continuación, se realizan experimentos para conocer la distribución de tamaño de partículas, la isoterma de adsorción y la superficie específica de la sílice comercial empleada. Posteriormente, se llevan a cabo la impresión 3D de las piezas de interés con diferentes composiciones de resina y sílice, un estudio de la profundidad de curado, un análisis por espectrometría UV-Vis, una caracterización reológica, un proceso de pirólisis y observaciones por SEM y Tomografía. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto el interés científico de modificar resinas con cargas en sólido para la impresión 3D.
Cálculo de las tensiones en una unión remachada multifila con materiales compuestos
(2023) Barrera Perdigones, Rafael; Barroso Caro, Alberto; Universidad de Sevilla. Departamento de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras
Aprendizaje de Refuerzo Cuántico
(2023) Orozco González, Marina; Lamata Manuel, Lucas; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear
A través de la introducción a dos campos de estudio de actualidad, como lo son la computación cuántica y la inteligencia artificial, se pretende hacer una descripción de una de las disciplinas que pueden resultar de la combinación de las otras: el aprendizaje cuántico por refuerzo. La introducción hacia el formalismo de la computación cuántica parte de los principios de la mecánica cuántica para buscar su aplicación en el campo de la computación. A través de los qubits, surge toda una serie de posibilidades de puertas lógicas, métodos de resolución de tareas y propiedades que además de novedosas frente a la computación clásica, presentan serias mejoras respecto a ella en lo que a optimización se refiere. Cuando se introduce la inteligencia artificial, se presentan las distintas clasificaciones que se pueden llevar a cabo de ella así como las características que la definen y distinguen dentro de las ciencias de la computación. Se hace especial hincapié en el aprendizaje por refuerzo, del cual se describen sus principales propiedades detalladamente siguiendo un formalismo matemático. Por último, se ahonda en el campo del aprendizaje cuántico por refuerzo y en las ventajas que éste tiene para ofrecer. Se desarrolla extensamente el conocido algoritmo de Grover como resultado ejemplar de los significativos avances que pueden obtenerse a través de un método de aprendizaje cuántico.
Electrolitos sólidos conductores de protones para aplicaciones en hidrógeno
(2022) Martín Infantes, Iván; Ramírez Rico, Joaquín; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
En los últimos años, se ha incrementado la búsqueda de alternativas para producir energía que sean fiables y respetuosas con el medio ambiente, para sustituir a los combustibles fósiles. De entre estas alternativas, destacan las energías eólica y solar. Para almacenar la energía producida por estas fuentes se estudian dispositivos electroquímicos como las celdas de combustible, que operan a temperaturas de entre 500 y 700ºC y que son el objeto de estudio en este trabajo. Estos dispositivos están formados por electrodos separados por un electrolito, fabricados a partir de cerámicas conductoras de protones con estructura de perovskita. En este trabajo se sintetizarán estos materiales cerámicos para la fabricación de ánodos y electrolitos a partir del procesado de polvos precursores. Una vez fabricados, se evalúan su estructura mediante difracción de rayos X, su morfología superficial mediante microscopía electrónica de barrido y su conductividad mediante espectroscopía de impedancia. Los resultados indican que se obtienen electrolitos muy compactos, de granos uniformes y bien diferenciados, y con conductividades de en torno a 1 S/m a las temperaturas de trabajo. Los ánodos obtenidos presentan una estructura muy porosa, que permite el paso del combustible hacia el electrolito. Estos resultados abren las puertas a posteriores ampliaciones del trabajo, sintetizando también los cátodos y caracterizando las celdas de combustible completas.
Densidades de probabilidad en núcleos de tres cuerpos
(2022) Jiménez Lepe, Teodoro; Casal Berbel, Jesús; Lay Valera, José Antonio; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear
Interacción electrón-nucleón y estudio de la estructura interna del nucleón
(2022) del Palacio Lirola, Jaime; Caballero Carretero, Juan Antonio; Megías Vázquez, Guillermo Daniel; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear
Este trabajo constituye un estudio profundo y detallado de la dispersión elástica electrón protón, y una breve incursión al caso de dispersión cuasielástica electrón-núcleo. A través del formalismo de la electrodinámica cuántica, se describe la dinámica de las partículas y se desarrollan expresiones analíticas para las secciones eficaces de los procesos. Las expresiones extraídas del desarrollo electrón-protón son útiles para el estudio de los factores de forma del protón. En el trabajo, se introducen varias parametrizaciones teóricas que luego se comparan con datos experimentales para valorar sus ajustes. La descripción de la dispersión cuasielástica se lleva a cabo modelando el núcleo mediante el Gas de Fermi Relativista. Esto permite analizar uno de los posibles regímenes de interacción electrón-núcleo y ver la relevancia de los efectos nucleares en la dispersión. El propósito de este proyecto es servir como introducción al cálculo teórico de secciones eficaces desde la ecuación de Dirac en el marco de la mecánica cuántica relativista. Los dos casos estudiados proporcionan una buena base sobre la que desarrollar el formalismo para otras interacciones del mundo subatómico que se estudian hoy en día, así como para introducir modelos nucleares más complejos.
Modelos de densidades electrónicas simples para describir los factores de dispersión atómicos
(2021) Zurita Caballero, Alejandro; Blázquez Gámez, Javier Sebastián; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
La dispersión de rayos X es un fenómeno muy importante a tener en cuenta en la física actual. Conociendo cómo se comporta la materia cuando interacciona con radiación incidente nos permite obtener múltiples conocimientos de la estructura y comportamiento de los átomos que la componen. La capacidad de dispersar radiación por un átomo es lo que se denomina factor atómico de dispersión. En este estudio nos centraremos en el factor atómico de dispersión elástica de rayos X. Existen diversos métodos para calcularlo, muchos de ellos necesitan de ajustes donde el número de parámetros es muy elevado. Un ejemplo es el ajuste de Doyle y Turner el cual establece los factores atómicos de dispersión de átomos con un ajuste de 9 parámetros. En nuestro trabajo se plantea un modelo de esfera dura donde la carga se encuentra en dos zonas claramente diferenciadas, en el origen y a una distancia del origen, zona que denominaremos corteza. A partir de esta suposición vamos a comparar nuestro ajuste con el ajuste de Doyle y Turner. De esta forma obtenemos los parámetros de ajuste para el factor atómico de dispersión según nuestro modelo con solo 2 parámetros de ajuste independientes. El objetivo final de este trabajo es, una vez obtenidos los parámetros de ajuste, relacionarlos con valores tabulados de átomos como pueden ser el número atómico, el radio iónico o la energía de ionización para estimar los valores del factor atómico de dispersión de rayos X.
Simulación de espectros y recuperación de los parámetros hiperfinos en espectroscopía Mössbauer
(2021) Sivianes Castaño, Javier; Blázquez Gámez, Javier Sebastián; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Estudio y caracterización de microdescargas superficiales
(2021) Marín Meana, Servando; Cotrino Bautista, José; Oliva Ramírez, Manuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear
Influencia de la adición de nanoestructuras de grafeno en el comportamiento de cerámicos avanzados sometidos a flexión
(2021) Guisado Arenas, Elisa; Moriche Tirado, Rocío; Gallardo López, Ángela María; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Actualmente, uno de los campos de investigación más activos es la modificación de las propiedades de materiales cerámicos avanzados para así introducirlos en nuevas aplicaciones que permitan el avance de la sociedad. Uno de estos materiales es la circona (ZrO2), a la que se suelen añadir sustancias dopantes para estabilizar las estructuras tetragonal o cúbica a temperatura ambiente. Esta mejora o modificación de propiedades se ha comprobado que se puede conseguir con la adición de refuerzos, entre los que destacan las nanoestructuras derivadas del grafeno. Es por ello que en este TFG se han estudiado materiales compuestos de matriz 3YTZP (circona tetragonal estabilizada con un 3% molar de itria) a la que se le han añadido distintas nanoestructuras de grafeno (GNP o FLG). Se han preparado probetas con varios contenidos de refuerzo (1, 2,5 y 5% vol.) y se han utilizado diferentes métodos de procesado (sonda de ultrasonidos, baño de ultrasonidos y molino húmedo) con el fin de estudiar su influencia en la microestructura y propiedades del material final. Las probetas se han fabricado mediante sinterización por chispa de plasma (SPS), y se ha caracterizado su microestructura con microscopía electrónica de barrido (SEM). Después, se han mecanizado en forma de prismas rectangulares con caras paralelas con el fin de estudiar su resistencia a flexión a temperatura ambiente mediante ensayos de flexión en 3 puntos. Se han conseguido ligeras mejoras de la resistencia a flexión con el empleo de cantidades 1-2,5% vol. FLG, mientras que para el resto de contenidos y nanoestructuras la resistencia a flexión disminuye. Además, la adición de un 5% vol. de nanoestructuras reduce la dispersión de los resultados de resistencia a flexión, por lo que aumenta la reproducibilidad de los ensayos. Tras los ensayos de flexión, las superficies de fractura se observaron mediante microscopía confocal y SEM. La rugosidad de las superficies aumentaba al añadir nanoestructuras, lo que se relaciona con una disminución de la fragilidad de la matriz cerámica. Por último, las observaciones con SEM permitieron identificar algunos mecanismos microscópicos de refuerzo proporcionados por las nanoestructuras como desviación o bifurcación de grietas.
Estructuras planas con simetría glide para rechazo de modo común
(2021) Santos, Victoria dos Ortega; Fernández Prieto, Armando; Medina Mena, Francisco; Universidad de Sevilla. Departamento de Electrónica y Electromagnetismo
Estudio de las propiedades mecánicas de compuestos de matriz cerámica con alótropos de carbono mediante simulación por ordenador
(2020) Balmaseda Márquez, Miguel Ángel; Morales Flórez, Víctor; Jiménez-Morales, Francisco de Paula; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Las propiedades excepcionales del grafeno tales como su alto módulo de Young y su resistencia a la tracción los convierten en unos candidatos idóneos para mejorar y reforzar las propiedades de los materiales cerámicos como la alúmina (Al₂O₃). No obstante, y al contrario de lo que ocurre con otros materiales compuestos, en el caso de los materiales cerámicos compuestos con grafeno existe una enorme disparidad en los resultados experimentales e incluso se encuentran efectos contradictorios con los esperados. Las propiedades mecánicas de los materiales cerámicos reforzados con grafeno dependen de forma acusada de la microestructura de los granos de la matriz, así como de la manera en la que se incorpora este. Por ejemplo, la localización o su grado de dispersión y homogenización en la matriz son aspectos críticos para conseguir un efecto de refuerzo eficiente. Además, actualmente no existen estudios que estimen los valores máximos teóricos que podrían alcanzarse mediante esta estrategia de refuerzo. Por todo lo anterior se hace necesaria la creación de modelos computacionales que puedan servir de herramienta para dilucidar la influencia del modo de incorporación del grafeno en el refuerzo de los materiales cerámicos, de modo que puedan explicarse muchas de las discrepancias experimentales observadas. En este trabajo simulamos las propiedades mecánicas de alúmina reforzada con inclusiones de grafeno con un modelo bidimensional. Para modelar los granos de la matriz hacemos uso de una teselación del tipo de Voronoi (se explicará rigurosamente en el apartado 3.1) con una distribución del tamaño de los granos log-normal con una escala mesoscópica. El objetivo del trabajo es la comparación de las propiedades mecánicas de dos materiales y su correcta simulación: en la primera consideramos un policristal de alúmina pura y en la segunda se considera alúmina junto a inclusiones de grafeno (con forma de grano). Las simulaciones se han realizado mediante el método de diferencias finitas con ayuda del programa ABAQUS. El objetivo del mismo será abrir un nuevo horizonte en términos de simulación para arrojar algo de luz al uso de grafeno como material reforzante en las cerámicas avanzadas. Se destaca la originalidad del trabajo en cuanto a las condiciones de estudio de la simulación. La inserción de los diagramas de Voronoi para simular estructuras de materiales cerámicos en la escala mesoscópica es conocida desde hace tiempo, la innovación recae en considerar la distribución de los centros de dicho diagrama según una distribución normal. De esta forma, 2 se obtendrá una distribución en el tamaño de grano (por la implicación geométrica de dichos diagramas) de forma log – normal, muy similar en apariencia a distribuciones reales como la zirconia o alúmina, en contraposición con los estudios realizados anteriormente y consultados, donde el tamaño de grano se normaliza a un determinado valor (del orden de los micrómetros), añadiendo una homogeneidad en dicho tamaño no encontrada en los policristales reales.
Ferrofluidos para Aplicaciones Térmicas
(2020) Castillo Pareja, Jesús; Franco García, Victorino; Moreno Ramírez, Luis Miguel; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Resumen En este trabajo se presentan un conjunto de simulaciones de elementos finitos con el objetivo de modelar la respuesta de un sistema de control de la temperatura basado en ferrofluidos. Concretamente estudiaremos los diodos térmicos magnéticamente activados, dispositivos que se basan en la modificación de la conductividad térmica del sistema mediante el movimiento del ferrofluido controlado por campos magnéticos. En este caso, aplicando campo magnético, el ferrofluido actúa como puente térmico entre dos zonas en las que queremos establecer contacto térmico (estado encendido del diodo), mientras que retirando el campo magnético se aíslan térmicamente dichas zonas (estado apagado del diodo). Mediante las simulaciones realizadas (que considerarán las condiciones encendida y apagada del dispositivo) se comprueba la viabilidad de diversas configuraciones a fin de mejorar la respuesta del dispositivo, considerando como objetivos a optimizar: 1) la diferencia de conductividad entre los estados apagado y encendido del dispositivo, y 2) el tiempo de respuesta del mismo. Partiendo de una configuración convencional, en la cual es dispositivo consta de un orificio cilíndrico para albergar el ferrofluido, ampliamos el estudio al caso de varios orificios cilíndricos (3, 5 y 8 orificios) y rectangulares orientados perpendicularmente y paralelamente al flujo de calor suministrado (en todos los casos la cantidad de ferrofluido a usar se ha mantenido constante). Encontramos que la configuración de 5 orificios cilíndricos, y la configuración de ranuras orientadas perpendicularmente al flujo de calor, son las configuraciones que nos proporcionan una mejor respuesta. Además, se pone de manifiesto que la formación de caminos para la propagación térmica son un factor importante a la hora de analizar el funcionamiento del sistema. Se ha de mencionar que parte de este trabajo incluía la elaboración de un dispositivo experimental mediante técnicas de impresión 3D. Sin embargo, su realización ha sido inviable debido al estado de alarma decretado por el COVID-19.
Desarrollo de un Sistema de multicapas basado en CrAlN para absorción solar selectiva
(2019) Romero Lara, Francisco; López Cartes, Carlos; Rojas Ruiz, Teresa Cristina; Universidad de Sevilla. Departamento de Química Inorgánica
Heuristic optimization algorithms in the study of biological networks
(2019) Rodríguez Sakamoto, Riu; Lemos Fernández, María del Carmen; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Estudio de transformaciones en estado sólido a partir de su comportamiento magnético
(2019) López Martín, Raúl; Blázquez Gámez, Javier Sebastián; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Planficación de trayectorias para robots autónomos en entornos industriales
(2019) Rey Arcenegui, Rafael; Caballero Benítez, Fernando; Huertas Sánchez, Gloria; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática; Universidad de Sevilla. Departamento de Electrónica y Electromagnetismo

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