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“La nanoingeniería de materiales puede aumentar la eficiencia de las células solares”

Entrevista a José María Ulloa, investigador del ISOM que acaba de recibir la medalla como finalista del Premio Agustín de Betancourt y Molina de la Real Academia de Ingeniería.

10/01/2017

Lograr que las actuales células solares presenten una mayor eficiencia de conversión es uno de los grandes retos de la energía fotovoltaica en la actualidad. Y en ese campo es en el que trabaja José María Ulloa, investigador del Instituto de Sistemas Optolectrónicos y Microtecnología (ISOM) y profesor del Departamento de Ciencia de Materiales de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), que acaba de recibir la medalla como finalista del Premio Agustín de Betancourt y Molina de la Real Academia de Ingeniería.

Licenciado en Ciencias Físicas (1999) por la Universidad Complutense de Madrid (UCM) y doctor en Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (2005) por la UPM, los trabajos de Ulloa apuesta diariamente por la nanoingeniería de materiales como vía para mejorar algunos de los dispositivos optoelectrónicos existentes, actualmente sobre todo en el campo de la energía fotovoltaica, logrando que esta sea más eficiente y rentable.

Pregunta: Su carrera como investigador le ha hecho merecedor de la medalla del premio Agustín de Betancourt y Molina. ¿Cuáles son sus actuales líneas de investigación?

Respuesta: En el grupo nos centramos básicamente en la fabricación de nanoestructuras y materiales semiconductores novedosos y en demostrar que pueden producir mejoras en las prestaciones de dispositivos optoelectrónicos. Para ello, utilizamos la epitaxia de haces moleculares, posiblemente la técnica más sofisticada que existe para el crecimiento de materiales semiconductores. Esto nos permite un gran control sobre las propiedades morfológicas y, por tanto, sobre la estructura de bandas y las propiedades ópticas de las nanoestructuras. Diseñamos las propiedades ópticas mediante ingeniería de bandas en la nanoescala, o sea, hacemos nanoingeniería de materiales. Lo bueno es que podemos cubrir todos los pasos desde el crecimiento y caracterización de nuevas nanoestructuras hasta la fabricación y caracterización de dispositivos basados en ellas.

La aplicación que más nos interesa ahora mismo y en la que nos hemos centrado en los tres últimos años es la energía fotovoltaica y por tanto las células solares. Intentamos demostrar que se puede mejorar la eficiencia de células de una unión y de células multi-unión utilizando nanoestructuras como puntos cuánticos, superredes, etc. con las propiedades adecuadas.

P: Aumentar la eficiencia de conversión de las células solares es, precisamente, uno de los grandes retos de la investigación en energía fotovoltaica. ¿Por qué es tan importante?

R: Es un aspecto fundamental para conseguir que esta energía se imponga en el futuro. La tecnología que tiene desde hace muchos años los récords de eficiencia de conversión y que va acercándose ya al 50% son las células de multi-unión, fabricadas con materiales semiconductores. El problema es que son caras, pero funcionando con ópticas de concentración podrían compensarse esas diferencias, y la superficie requerida es mucho menor. En general hay tecnologías diferentes que consiguen aumentos de eficiencia prácticamente cada año y a veces surgen materiales o tecnologías nuevas que consiguen en unos pocos años aumentos espectaculares, como es ahora mismo el caso de las perovskitas (un nuevo tipo de material fotovoltaico considerablemente más barato de obtener que el silicio).

P: El desarrollo del sector fotovoltaico en España fue espectacular. ¿Afecta también a la investigación el parón causado por los cambios posteriores en el marco económico y regulatorio?

R: Sí, hubo un desarrollo muy rápido. Hubo años en que España fue uno de los países con más potencia fotovoltaica instalada del mundo. Aunque la crisis del sector había empezado antes, el famoso “impuesto al sol”, que de alguna manera penaliza la autogeneración y el autoconsumo energético, agrava mucho la situación. Supongo que esto afecta mucho más a la investigación a nivel empresarial que en las instituciones públicas como la universidad. En cualquier caso, seguro que afecta negativamente también a la transferencia de tecnología desde el sector público al privado.

P: El uso de la tecnología LED en el campo de la iluminación es conocida, pero tiene también otras aplicaciones en las que usted ha trabajado. ¿Cuáles son las más destacadas

R: Sí, seguramente las aplicaciones de los LED visibles son las más conocidas, como su uso en TVs y por supuesto ahora en iluminación. Pero hay aplicaciones interesantes también en otras longitudes de onda, por ejemplo en el ultravioleta para desinfección de agua o impresión UV (mediante “curado” fotoinducido). Nosotros hemos trabajado más en el infrarojo, dónde hay aplicaciones para LEDs en controles remotos, comunicaciones entre satélites, medicina (por ejemplo en dermatología y en neurología o en tomografía óptica coherente en el caso de los diodos superluminiscentes). Hemos trabajado mucho también con diodos láser en el infrarrojo, que, aunque son mucho más complejos de desarrollar que los LEDs, son preferibles en muchas aplicaciones, como por ejemplo comunicaciones ópticas.

P: Premios como los de la Real Academia de Ingeniería sirven para dar a conocer el trabajo de los investigadores. ¿Considera usted que esta labor está valorada suficientemente por la sociedad?

R: Bueno, las encuestas del CIS siempre dicen que los científicos estamos muy bien valorados por la sociedad en general. Por otro lado, sin embargo, quizás hay cierta falta de cultura científica, es un tema en el que creo que la mayoría de la gente no se considera competente y esto quizás genera cierto distanciamiento. Es normal, hemos llegado a un grado de desarrollo científico-técnico y de especialización enorme. Por eso creo que tenemos que ser capaces también de exponer nuestra investigación desde un punto de vista más general, situándola en un contexto amplio.

Fuente: http://www.upm.es/UPM/CanalUPM/Noticias_de_investigacion?id=6b521b6105629510VgnVCM10000009c7648a____&fmt=detail&prefmt=articulo

 

Comienza el proyecto ACERCOM

“Laminados híbridos estructurales acero/material compuesto para aplicación en energías renovables marinas”

05/01/2017

Como parte del proyecto coordinado ACERCOM, liderado por Arcelor Mittal, el Instituto IMDEA Materiales realizará, fundamentalmente, el estudio teórico numérico la fabricación y caracterización de los materiales híbridos estructurales para aplicación en energía eólica Marina.

La energía eólica marina está jugando un papel fundamental en el desarrollo de las energías renovables. El recurso eólico en el mar es superior al terrestre y de mejor calidad por lo que es posible instalar generadores eólicos de mayor potencia y eficiencia. Además, el impacto ambiental, visual, de ruido, etc. se reduce notablemente cuando se compara con sus competidores terrestres. Podemos decir que, en términos generales, la energía eólica marina presenta altas potencialidades de implantación a nivel Europeo y español, aunque los costes de instalación y mantenimiento son mayores con respecto a la energía eólica terrestre.

La reducción de costes asociados a la energía eólica marina con respecto a la terrestre debería constituir la fuerza motriz que permita aumentar la potencia instalada en un futuro. Para conseguir dichos objetivos, los nuevos materiales constituyen un pilar fundamental ya que permitirán obtener estructuras más ligeras y con diseños más eficientes que los actualmente utilizados. El acero estructural ha sido, tradicionalmente, el material utilizado para la construcción de las torres de sujeción de los aerogeneradores, tanto marinos como terrestres. El acero es un material estructural por excelencia, relativamente barato, con buenas prestaciones mecánicas y técnicas constructivas dominadas. Sin embargo, presenta una serie de inconvenientes, en particular aquellos derivados de su peso, su resistencia a la fatiga o a los ambientes agresivos.

La reducción de peso de estas estructuras se llevará a cabo por la sustitución de parte del acero por un material compuesto, más ligero y resistente. Este tipo de materiales fabricados mediante el intercalado de láminas de acero y material compuesto recibe el nombre de materiales híbridos fibra metal o fiber metal laminates. Hoy en día, laminados híbridos fibra metal basados en aluminio y la fibra de vidrio (Glare), o el titanio y la fibra de carbono (TiGr), se encuentran en numerosas aplicaciones ingenieriles, aunque todas ellas en el sector aeroespacial.

El proyecto ACERCOM incorporará todos los requerimientos estructurales y funcionales necesarios al diseño de un nuevo material híbrido válido para la construcción eólica y naval. Dentro del proyecto, se estudiarán las posibles combinaciones de materiales compuestos (fibra de vidrio, carbono, etc.) y de sus rutas de fabricación por infusión o a través de materiales previamente impregnados en resina. Los materiales serán caracterizados por completo, tanto en lo que se refiere a sus propiedades mecánicas, su resistencia a los ambientes agresivos, o frente a acciones severas ocasionadas por el fuego. ACERCOM estudiará además las condiciones de escalabilidad industrial relacionadas con la fabricabilidad del mismo, mecanización, unión entre paneles híbridos, o la conformabilidad del mismo.

Fuente: http://materiales.imdea.org/proyecto/acercom/

 

Investigación de excelencia en la intersección entre la ciencia de materiales, la ingeniería y la medicina

Durante los días 15 a 17 de junio se celebrará en el Instituto IMDEA Materiales el congreso internacional “Research, Innovation and Leadership at the Crossroads of Science, Engineering and Medicine” donde expertos de todo el mundo analizarán el futuro de la investigación interdisplinar en la encrucijada entre la ciencia de materiales, la ingeniería mecánica y la biología.

14/06/2016

El congreso “Research, Innovation and Leadership at the Crossroads of Science, Engineering and Medicine” se ha organizado con motivo del 60 cumpleaños del Prof. Subra Suresh, presidente de Carnegie-Mellon University. El Prof. Suresh, único presidente de una universidad norteamericana que es miembro de las academias de Ciencias, de Ingeniería y de Medicina de los Estados Unidos de América, ha sido pionero en la investigación interdisciplinar de estas tres ramas científicas, y ha realizado avances importantes en el diagnóstico y curación de enfermedades endémicas como la malaria. Además de una brillante carrera como investigador, el Prof. Suresh ha destacado también por su liderazgo en el campo de la política científica primero como Decano de Ingeniería de Massachusetts Institute of Technology y posteriormente como director de la National Science Foundation de los Estados Unidos.

Este congreso incluye tres sesiones temáticas dedicadas a la investigación en: Ciencia de Materiales, Ingeniería Mecánica y Biología en las que se presentarán los últimos avances en estos campos. Cada sesión constará de tres conferencias plenarias a cargo de investigadores destacados de todo el mundo y una mesa redonda donde se discutirán las retos a conquistar. Además, se celebrará una sesión sobre liderazgo y política científica.

El congreso será inaugurado por el Consejero de Educación, Juventud y Deportes de la Comunidad de Madrid, Prof. Rafael van Grieken, y clausurado por Doña Marina Villegas, Directora General de Investigación del Ministerio de Economía y Competitividad. Entre sus participantes se encuentran el Dr. M. Heitor, Ministro de Ciencias, Tecnología y Educación de Portugal; K. Gopalakrishnan, co-fundador y antiguo CEO de Infosys; el Prof. P. Gudmundson, Presidente del Royal Institute de Technology de Suecia; la Prof. C. Ortiz, Decana de Graduate Education del Massachusetts Institute of Technology y el Prof. F. Shih, antiguo Presidente de la Universidad Nacional de Singapur y de la Universidad King Abdullah de Ciencias y Tecnología (KAUST) en Arabia Saudí.

Fuente: http://www.materiales.imdea.org/noticias/2016/investigacion-de-excelencia-interseccion-entre-ciencia-de-materiales-ingenieria-0

 

Proyecto NEODAMP, New Enhanced acOustic DAMPing composite material

FIDAMC participa actualmente en el desarrollo del Proyecto NEODAMP, New Enhanced acOustic DAMPing composite material, en el contexto de Clean Sky y bajo el Tópic H2020-CS2-CFP01-2014-01.

10/06/2016

El proyecto tendrá una duración de 36 meses. El consorcio está integrado por FIDAMC y HEXCEL UK, uno de los fabricantes más punteros en el campo de los materiales compuestos, formando la combinación perfecta con FIDAMC como centro tecnológico de investigación especialista en dicho área.

New Enhanced acOustic DAMPing composite material, NEODAMP Project, trata de desarrollar materiales compuestos estructurales con funcionalidades adicionales de amortiguamiento vibro-acústico. Esto permitirá conseguir ahorros en costes y tasas más altas de producción. Concretamente, en relación a los composites, los objetivos más importantes a conseguir son:

  • Amortiguamiento vibroacústico en el rango de frecuencias de interés, a ser acordado con el Topic Manager.
  • Comportamiento estructural en las mismas condiciones que los materiales para fuselaje actuales.
  • Procesado automático, adecuado para producción automática de fuselajes con Automatic Fiber Placement.

La combinación de estas dos funcionalidades en el composite (estructural y vibroacústico), junto con la capacidad de fabricarse automáticamente, llevará a importantes costes en peso en estructuras aeronáuticas que se verán directamente traducidas en una reducción del consumo de combustible y, por lo tanto, en la contribución a reducir las emisiones de CO2 y NOx.

La primera fase del proyecto se centrará en la selección de materiales amortiguadores vibroacústicos y en la arquitectura del laminado de material compuesto. Se acordarán con el TM los targets específicos de requerimientos a salvar, para seleccionar la combinación de arquitectura de laminado- tipo de material. Según los requerimientos, se realizarán ensayos preliminares y se propondrá un test-plan para realizar la selección del material, basado principalmente en las propiedades de atenuación vibro-acústica y el comportamiento mecánico del material- arquitectura del laminado.

Las actividades del resto del proyecto incluyen modificaciones al material y la fabricación de paneles de prueba para estudiar el comportamiento de dicho material, especialmente en cuanto al tacking, compatibilidad entre materiales estructurales y otras posibilidades relacionadas con operaciones secundarias. Además, se realizarán estudios relacionados con la inspección no destructiva de los especímenes, así como de la defectología susceptible de aparecer en las configuraciones elegidas.

Fuente: http://fidamc.es/es-es/Noticias/Article/89/NEODAMP

 

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Workshop sobre el impacto del conocimiento corporativo de materiales

29/06/2015
El Cluster Aeroespacial de Madrid organiza, el próximo 3 de julio, el Workshop sobre el impacto del conocimiento corporativo de materiales, una excelente oportunidad para conocer y compartir las experiencias de las empresas de ingeniería en el campo del conocimiento relacionado con materiales.

Se discutirán casos prácticos de la industria y se asistirá a demostraciones de las soluciones más avanzadas en tecnología de información sobre materiales y sus procesos de transformación.

El workshop está dirigido a todos aquellos con un interés en la información de materiales y sus aplicaciones en áreas como: innovación, desarrollo de producto, fabricación, calidad, ciclo de vida, suministro o cumplimiento de objetivos regulatorios y medioambientales.

Las plazas son limitadas. Se ruega confirmar asistencia enviando un correo electrónico a: aerospace@madridnetwork.org.

Puede consultar la agenda e inscribirse pinchando AQUÍ

IMPORTANTE

POR MOTIVOS AJENOS A LA ORGANIZACIÓN, SE TRASLADA EL LUGAR DE CELEBRACIÓN DE LA JORNADA A LAS OFICINAS DE MADRID NETWORK