Escola de Doctorat

Data de lectura: 10/09/2026

• COLLADO CIPRÉS, VERÓNICA: Hot deformation behaviour of WC–Co cemented carbides
  
  Autor/a: COLLADO CIPRÉS, VERÓNICA
  Programa: CIÈNCIA I ENGINYERIA DE MATERIALS
  Departament: Departament de Ciència i Enginyeria de Materials (CEM)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 03/06/2026
  Data de lectura: 10/09/2026
  Hora de lectura: 11:30
  Lloc de lectura: ESCOLA D'ENGINYERIA BARCELONA ESTC/Eduard Maristany, 16 (08019 Barcelona)EDIFICI A planta 0, SALA D'ACTEShttps://meet.google.com/pcm-czdv-rxr
  Director/a de tesi: LLANES PITARCH, LUIS MIGUEL | GARCÍA, JOSÉ LUIS
  Resum de tesi: Aquesta tesi doctoral presenta un enfoc sistemàtic per descriure i modelar el comportament en calent dels carburs cimentats—materials compostos basats en carbur de tungstè (WC) i cobalt (Co)–en condicions properes a les de servei. L’objectiu principal és superar les limitacions dels estudis a temperatura ambient i abordar les exigències mecàniques a temperatures elevades. Aquests materials s’utilitzen en aplicacions d’alt rendiment, com eines de tall, mineria i conformació. La recerca s’ha centrat tradicionalment en propietats a temperatura ambient, fet que ha permès optimitzacions, però sense capturar el comportament complex a alta temperatura, on la deformació plàstica domina.Els estudis previs s’han basat sobretot en assaigs de termofluència (creep) a taxes molt baixes i esforços constants. Tot i revelar règims de deformació i mecanismes com el lliscament de límits de gra i la infiltració de cobalt, no representen les condicions dinàmiques del mecanitzat. De manera similar, la duresa en calent mostra que el WC de gra fi és més dur a baixa temperatura però perd aquesta avantatge més ràpidament en escalfar-se, evidenciant la necessitat d’entendre millor els efectes microestructurals sota sol·licitacions tèrmiques.Aquesta tesi aborda aquest buit mitjançant l’estudi del comportament en calent dels metalls durs en condicions representatives de servei, amb taxes de deformació entre 0.0005 i 0.1 s⁻¹ i temperatures de 700–1000 °C. En primer lloc, s’analitza el cobalt sinteritzat, aglutinant metàl·lic dels compostos WC–Co. Els assaigs de compressió mostren un exponent de fluència n = 5 i una energia d’activació coherent amb l’autodifusió en cobalt, indicant que el lliscament i l’escalada de dislocacions governen la deformació.Amb aquests resultats es desenvolupa una equació constitutiva física que expressa la tensió màxima com la suma de la contribució de l’aglutinant, la fase ceràmica i la interacció entre fases. El WC presenta una energia d’activació de 585 kJ/mol, atribuïda a la difusió per límit de gra del tungstè, i un exponent n = 19, propi de materials ceràmics poc sensibles a temperatura i taxa de deformació. El terme d’interacció es modela a partir de paràmetres microestructurals com el camí lliure de l’aglutinant i la rigidesa de l’esquelet ceràmic.Finalment, s’incorpora la mida de gra del WC al model. Els resultats mostren que els grans fins incrementen la resistència a baixa temperatura per efecte Hall–Petch, però aquest benefici disminueix amb la temperatura, on dominen el lliscament de límits i la infiltració de l’aglutinant. Els grans gruixuts, tot i ser menys resistents a temperatura ambient, mantenen millor la integritat estructural en condicions tèrmiques. L’anàlisi via EBSD confirma el paper dels límits de gra, les transformacions de fase i les interficies en la plasticitat a alta temperatura.En conjunt, la tesi estableix un marc predictiu per optimitzar el comportament mecànic dels metalls durs a alta temperatura. La integració de la caracterització microestructural amb el model físic representa un avenç respecte als enfocaments basats en condicions ambientals o de termofluència i proporciona eines per al disseny de materials capaços de suportar entorns de mecanitzat i útils d’alt rendiment amb càrregues termomecàniques severes.
  

• MURILLO GOMEZ, NELSON ENRIQUE: COASTAL HAZARDS, RISKS AND ADAPTATION IN THE BARRA DE SALAMANCA (COLOMBIA)
  
  Autor/a: MURILLO GOMEZ, NELSON ENRIQUE
  Programa: CIÈNCIES DEL MAR
  Departament: Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental (DECA)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 16/07/2026
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: JIMENEZ QUINTANA, JOSE ANTONIO
  Resum de tesi: Les barres de sorra costaneres són relleus generalment allargades que brinden protecció als ecosistemes ambientals, soci econòmics i infraestructura d'esdeveniments extrems, però molt sensibles a canvis en la seva superfície impulsats per processos naturals i antròpics. L'anterior, es fa més complex amb la incertesa de l'augment del nivell de la mar esperada per als pròxims anys. Aquestes dinàmiques generen pressions i motiven als gestors del territori, a conèixer la gènesi de la seva evolució morfològica, agents físics que la modulen, riscos associats a la diversitat dels seus ecosistemes exposats amb un límit de tolerància i proposar mesures d'adaptació sostenibles cap al futur.Aquest treball reconstrueix l'evolució morfològica de la barra costanera de Salamanca (Colòmbia), situada en un parc natural de conservació nacional i internacional en els últims 40 anys, els agents físics presents a escala decennal i episòdica, la valoració de les amenaces associades a l'erosió, inundacions. Entenent el passat i amb les projeccions d'augment de nivell de la mar a 2050, es va generar una àrea de projecció susceptible a sofrir danys on es va avaluar les condicions d'exposició i vulnerabilitat dels elements exposats i que a l'integrés amb les amenaces, van permetre estimar els riscos ambientals, a l'estructura física i soci econòmica. Sent conscients que el risc no pot desaparèixer perquè és intrínsec al desenvolupament costaner, hem plantejat un model de nivell de risc tolerable, un llistat de mesures d'adaptació agrupades en estratègies segons les implicacions en la zona costanera. Els resultats van mostrar que la barra està disminuint les seves taxes de transport de sediments indicant la cerca d'un equilibri morfològic, no obstant això les taxes d'erosió al voltant dels -20 m/a, en els punts més crítics, deterioren els serveis ambientals que sumat als impactes de tempesta i la creixent instal·lació d'obres dures han empitjorat i augmentat l'exposició de la infraestructura terrestre principal que comunica les poblacions més importants de la regió amb l'interior del País, posant en risc les activitats de comerç i turisme principalment. Les poblacions situades es troben en condicions soci econòmiques d'alta vulnerabilitat, generant una pressió sobre el litoral d'urgent intervenció. El risc tolerable en les tipologies ambiental, d'infraestructura física i soci econòmica va ser construït acord el grau d'afectació de l'element exposat, la seva perduda de valor natural amb repercussions en la qualitat de vida dels pobladors. Aquest criteri facilita l'equilibri de desenvolupament sostenible entre els pobladors i el seu entorn. Les estratègies per a la reducció del risc van evidenciar que actuant soles no s'aconsegueixen els riscos tolerables i només una estratègia integral permet acostar-nos als objectius proposats. Es necessita actuar amb promptitud per a disminuir la incertesa i augmentar l'objectivitat sobre el futur esperat. Concloem que, la metodologia desenvolupada ens va permetre entendre que ha passat, perquè, en quines condicions han evolucionat les amenaces, l'evolució morfològica, les tipologies de risc, que podria succeir i com disminuir la probabilitat per a disminuir els canvis esperats. Aquest procés metodològic, creiem pot ser replicat i adaptat a qualsevol zona costanera amb les particularitats que es requereixin. Paraules Clau: Morfologia, riscos, mesures d'adaptació.
  

• PLANA RIU, JOSEP: Marching faster in time: advanced time-integration for incompressible flows
  
  Autor/a: PLANA RIU, JOSEP
  Programa: ENGINYERIA TÈRMICA
  Departament: Departament de Màquines i Motors Tèrmics (MMT)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 22/07/2026
  Data de lectura: 10/09/2026
  Hora de lectura: 15:00
  Lloc de lectura: Sala de Conferències de TR5
  Director/a de tesi: PEREZ SEGARRA, CARLOS DAVID
  Resum de tesi: El cost computacional de les simulacions de fluxos incompressibles que resolen les escales turbulentes, com la Simulació Numèrica Directa (DNS) de la turbulència i el mètode Large-Eddy Simulation (LES), està dictat en gran mesura per la integració temporal de les equacions de Navier-Stokes incompressibles. Les estratègies tradicionals d'avanç temporal sovint depenen de criteris d'estabilitat conservadors, com la condició estàndard de Courant-Friedrichs-Lewy (CFL), que típicament subestima el pas de temps màxim estable en ignorar la complexa interacció entre les escales convectives i difusives. Aquesta tesi aborda el desafiament d'"avançar més ràpid en el temps" mitjançant el desenvolupament d'un marc que integra un pas de temps adaptatiu basat en l'estabilitat amb tècniques d'àlgebra lineal dispersa optimitzades per al maquinari.La primera part d'aquesta tesi se centra en el desenvolupament i l'extensió de mètodes d'integració temporal autoadaptatius basats en l'anàlisi espectral dels operadors que governen les equacions. En implementar algorismes com AlgEigCD en malles staggered, es demostra que el pas de temps màxim estable es pot determinar amb precisió analitzant l'evolució dels valors propis dels operadors, en lloc de dependre de la condició conservadora CFL. Aquest enfocament permet passos de temps significativament majors sense comprometre l'estabilitat o la precisió del mètode, la qual cosa porta a reduccions substancials en el temps computacional per a les simulacions de fluxos incompressibles, sense sacrificar la precisió dels resultats.Així mateix, aquesta tesi estén aquests conceptes a l'àmbit del modelatge d'ordre reduït (ROM, per les seves sigles en anglès). Utilitzant el teorema de separació de Poincaré per a valors singulars, s'estableix una base teòrica per demostrar que els límits d'estabilitat dels operadors convectius reduïts estan acotats pels del sistema d'ordre complet. L'algorisme RedEigCD resultant permet als ROM sostenir passos de temps més grans, aprofitant de manera efectiva la seva menor dimensionalitat per reduir encara més el temps total d'execució.Finalment, la investigació aborda el coll d'ampolla a nivell de maquinari inherent als solvers de CFD moderns, que freqüentment es veuen limitats per l'ample de banda de la memòria durant les operacions algebraiques disperses. En explotar l'estructura matricial repetida que es troba simulant múltiples estats de flux simultàniament en el temps, els productes matriu esparsa-vector es reemplacen per productes matriu esparsa-matriu. Aquesta transformació augmenta la intensitat aritmètica dels càlculs, permetent un major rendiment en les arquitectures de maquinari modernes. L'efectivitat d'aquestes estratègies matemàtiques i computacionals combinades es valida a través d'una sèrie de casos de prova acadèmics i industrials, demostrant que es poden aconseguir acceleracions significatives sense comprometre la precisió o l'estabilitat de les simulacions. Aquest treball proporciona un camí pràctic per accelerar les simulacions CFD en aplicacions del món real, al mateix temps que contribueix a la comprensió teòrica de l'estabilitat en els mètodes numèrics per a fluxos incompressibles.
  

• PRELAT OLIVARES, LEILA ROCIO: Free-electron interaction with nanophotonic excitations
  
  Autor/a: PRELAT OLIVARES, LEILA ROCIO
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 07/07/2026
  Data de lectura: 10/09/2026
  Hora de lectura: 10:00
  Lloc de lectura: ICFO Auditorium i https://teams.microsoft.com/meet/322181711925000?p=OtJ34OjGTLMTdTXLs6
  Director/a de tesi: GARCÍA DE ABAJO, JAVIER
  Resum de tesi: Els electrons lliures constitueixen una plataforma poderosa per controlar excitacions òptiques a escala nanomètrica, ja que transporten camps electromagnètics fortament localitzats i amb components evanescents de gran vector d'ona que són inaccessibles per a la llum propagant. Tot i que aquesta propietat fa que els feixos d'electrons siguin ideals per abordar modes òptics confinats, el seu potencial tecnològic segueix en desenvolupament actiu. Aquesta Tesi pretén contribuir a aquest esforç explorant fenòmens novel·lescs que sorgeixen en incorporar feixos d'electrons en diferents sistemes òptics.Com a introducció, el Capítol 1 resumeix els marcs teòrics utilitzats per descriure excitacions electromagnètiques, emfatitzant fenòmens òptics lineals i no lineals, ones superficials com els polaritons i els modes de guia d'ona, i feixos d'electrons.El Capítol 2 explora l'excitació de polaritons superficials induïda per electrons mitjançant dispersors ressonants. L'electró incident polaritza una petita partícula ressonant, la qual llança modes superficials amb un espectre determinat per la seva resposta. El nostre model semianalític revela una separació òptima entre el dispersor i la superfície que maximitza l'emissió de polaritons. Aquest enfocament s'estén a matrius periòdiques de dispersors, donant lloc a un anàleg polaritònic de l'efecte Smith-Purcell, on els polaritons superficials s'emeten direccionalment en ordres de difracció controlats pel període de la xarxa, la velocitat de l'electró i la dispersió del polaritó. S'identifiquen nanodiscs de nitrur de boro hexagonal acoblats a plasmons de grafè com una implementació realista en l'infraroig, amb una eficiència comparable a la de partícules sense pèrdues.En el Capítol 3, introduïm la catodoluminescència per mescla d'ones com a tècnica d'espectromicroscòpia no lineal per detectar excitacions de baixa freqüència mitjançant lectura òptica en el rang visible. El camp evanescent d'un electró ràpid es mescla amb un bombeig òptic extern en el rang visible a través de la resposta no lineal de segon ordre d'una mostra. El mètode converteix empremtes espectrals de l'infraroig llunyà al rang visible, evitant utilitzar fonts o detectors de baixa freqüència. Els càlculs realitzats per a nanobarres de plata recobertes amb retinal mostren que es pot accedir a les signatures vibracionals moleculars amb resolució espacial nanomètrica sota il·luminació externa i detecció òptica en el rang visible.El Capítol 4 explora el control electrostàtic de trajectòries electròniques per ajustar l'acoblament a modes guiats en guies d'ona de silici. En desviar els electrons cap a trajectòries rasants mitjançant un camp estàtic repulsiu extern, la separació mínima entre l'electró i la guia d'ona es converteix en un paràmetre per controlar la intensitat de l'acoblament i la selectivitat modal. Es consideren tres guies d'ona de silici sobre un substrat de safir, on els dos elements laterals actuen com a estructures de comporta. Incloent forces imatge i llindars de col·lisió, l'anàlisi prediu rendiments fotònics sintonitzables per voltatge de diversos fotons per electró.En el Capítol 5, s'estudien guies d'ona cilíndriques com a intermediàries entre electrons lliures i absorbidors nanomètrics. Un electró rasant controlat per comporta llança un paquet d'ones guiat que excita una partícula ressonant propera. La guia d'ona concentra el camp electrònic de banda ampla tant espectralment com espacialment, produint augments significatius de l'absorció en comparació amb l'excitació directa.En resum, aquesta Tesi estableix les interaccions entre electrons lliures i sistemes nanofotònics com una plataforma versàtil per a l'excitació, espectroscòpia i control a escala nanomètrica de modes òptics, polaritònics i guiats, amb aplicacions potencials en fotònica integrada, sensat molecular i nanofotònica quàntica.
  

Data de lectura: 14/09/2026

• GARÍ GALÍNDEZ, JON: Developing Artificial Intelligence Strategies to Accelerate Scientific Research: Application to Thin-Film Photovoltaic Technologies
  
  Autor/a: GARÍ GALÍNDEZ, JON
  Programa: FÍSICA COMPUTACIONAL I APLICADA
  Departament: Departament de Física (FIS)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 13/07/2026
  Data de lectura: 14/09/2026
  Hora de lectura: 10:00
  Lloc de lectura: Edifici A, 1a planta, aula A1.07Campus Diagonal-Besòs – UPCAv. d'Eduard Maristany, 1608930 Sant Adrià de Besòs (Barcelona) https://meet.google.com/qmy-zzfx-xnx
  Director/a de tesi: IZQUIERDO ROCA, VICTOR | GUC, MAXIM
  Resum de tesi: El cicle de desenvolupament de noves tecnologies basades en materials normalment triga entre 15-25 anys degut a la constant creixent complexitat dels processos de recerca experimentals. Accelerar aquest procés és essencial per permetre la implementació a gran escala de tecnologies sostenibles que donin suport a la transició energètica i garanteixin l’electrificació de la societat. Les tecnologies fotovoltaiques (PV) tenen un paper central en aquesta transició, en particular les noves tecnologies fotovoltaiques de capa fina (TFPV), que prometen ampliar significativament l’aplicació de mòduls solars en el nostre dia a dia. Per tant, accelerar el seu desenvolupament i transferència és clau per assolir aquest objectiu. En aquest context, els recents avenços en intel·ligència artificial (IA), intel·ligència artificial explicable (XAI), robòtica, i automatització han establert un nou paradigma: la ciència de materials basada en dades, capaç d’accelerar el descobriment i l’optimització de materials. No obstant això, malgrat el creixent ús de l’aprenentatge automàtic (ML) en la ciència de materials, l’aplicació d’enfocaments XAI a conjunts de dades (datasets) experimentals reals de caracterització segueix sent limitada, i la traducció de les sortides dels models de ML en informació amb significat físic continua sent un repte important.Aquest treball aborda aquest repte mitjançant l’exploració i el desenvolupament d’estratègies basades en IA per analitzar i interpretar dades experimentals de caracterització, seguint un marc d’interpretabilitat proposat en aquesta tesi, orientat tant a accelerar la recerca com a millorar l’explicabilitat dels models de ML. El treball comença amb la implementació i optimització de diferents estratègies d’entrenament per màquines de Boltzmann restringides (RBMs) utilitzant datasets de referència. Aquest estudi està alineat amb el primer nivell del marc d’interpretabilitat (Nivell 1: Utilitzant IA) i estableix les bases per la implementació d’algoritmes de ML en datasets experimentals de caracterització. Posteriorment, es desenvolupa un primer enfocament basat en XAI per extraure informació rellevant de dades experimentals de caracterització de dispositius TFPV basats en kesterita (Nivell 2: Utilitzant XAI), demostrant el potencial dels models de ML interpretables per identificar correlacions entre les propietats fisicoquímiques dels materials i el rendiment fotovoltaic dels dispositius.Finalment, aquesta progressió culmina en la implementació d’una metodologia integrada basada en XAI per analitzar datasets multimodals obtinguts a partir d’una caracterització holística de cèl·lules solars de kesterita. Aquesta metodologia integra completament el cicle de recerca, des de la síntesi i la caracterització fins a l’anàlisi de les dades, la interpretació, i l’extracció d’informació rellevant per continuar optimitzant la tecnologia. Es posa especial èmfasis en la interpretabilitat, on la combinació de models de XAI intrínsecs amb tècniques de XAI post-hoc permet la identificació de les propietats fisicoquímiques que governen el rendiment i la reproductibilitat dels dispositius, relacionant les regions espectrals rellevants amb les seves corresponents propietats físiques. Aquesta estratègia assoleix el tercer nivell del marc d’interpretabilitat (Nivell 3: Utilitzant XAI+) i proporciona informació significativa per guiar els posteriors cicles de recerca. Aquesta informació es validada mitjançant la modificació de diversos processos de fabricació, donant lloc a una millora en el rendiment fotovoltaic dels nous dispositius. A més, redueix substancialment els temps del cicle de recerca, accelerant l’optimització de materials des d’escales superiors a un any fins a menys d’una setmana. Aquests resultats contribueixen al desenvolupament d’estratègies de laboratoris autònoms (SDLs) i al avenç de la ciència de materials basada en dades, impulsant així la transició energètica.