Nace en Alcantarilla en 1985. En 2009 obtiene la licenciatura de ingeniero industrial por la Universidad Politécnica de Cartagena, obteniendo el premio extraordinario fin de carrera. A continuación cursa el los dos primeros años del programa de doctorado Análisis y diseño avanzado de estructuras en la Universidad Politécnica de Cartagena, para trasladarse a Reino Unido, donde completa el máster Computer modelling and Finite Elements in Engineering Mechanics en la Universidad de Swansea en los años 2010-2011. Entre 2011 y 2016 desarrolló su proyecto de tesis doctoral en el Zienkiewicz Centre for Computational Engineering, en la facultad de Ingeniería Civil de la Universidad de Swansea, bajo la dirección del Dr. Antonio J. Gil, obteniendo el grado de doctor en 2016 por la Universidad de Swansea. Como consecuencia de los resultados obtenidos en su tesis doctoral, se le concedieron los 3 siguientes premios: 1) premio a la mejor tesis en ingeniería en la Universidad de Swansea; 2) premio a la mejor tesis en Reino Unido en el campo de la mecánica computacional; 3) premio ECCOMAS a la mejor tesis europea en el campo de la matemática aplicada y la mecánica computacional. Posteriormente, desarrolló su período posdoctoral en la universidad de Swansea al ganar una beca Ser Cumry II, concedida por el gobierno galés entre los años 2016 y 2018 junto al grupo de investigación de Antonio Gil. En el año 2018 obtiene una beca Juan de la Cierva en el área de matemáticas, vinculándose a uno de los centros de la región de Murcia, siendo el destino elegido el grupo Mecánica Computacional y Computación Científica (MC3), en la universidad Politécnica de Cartagena. En el año 2020 obtuvo un contrato Saavedra Fajardo de la Fundación Séneca, que le permitió reforzar y consolidar su trayectoria investigadora en el grupo MC3, donde desarrolla su proyecto investigador Análisis, diseño y control de materiales activos mediante técnicas de ingeniería inversa, y participa en actividades docentes en el departamento de matemática aplicada y estadística.
Matemáticas, computación, informática, electrónica y comunicaciones
Universidad Politécnica de Cartagena
El avance en las últimas décadas en el desarrollo de nuevos materiales inteligentes o materiales activos presagia un futuro brillante en este campo de investigación. Materiales activos son aquellos cuyas propiedades pueden ser modificadas mediante la aplicación de un estímulo externo. La naturaleza de dicho estímulo determina la familia a la que pertenece el material. Por ejemplo, en materiales electro-activos, la aplicación de un campo eléctrico genera una deformación, mientras que en materiales magneto-activos, es la aplicación de un campo magnético externo la responsable de la deformación. Otras familias de materiales
activos incluyen materiales termoeléctricos, fotocrómicos, etc., donde estímulos externos
de carácter térmico o fotónico inducen cambios en su distribución de campo eléctrico o en el
color, respectivamente.
Este proyecto científico se centra en dos familias de materiales activos: electro-activos y magnetoactivos. Mención especial requiere la primera familia, por la gran variedad de subfamilias que contiene y por la profunda evolución tecnológica que han experimentado. Los primeros materiales electro-activos fueron cristales y cerámicos piezoeléctricos. En éstos, la aplicación de una solicitación mecánica genera una distribución de campo eléctrico (efecto piezoeléctrico directo). A la inversa, la aplicación de un campo eléctrico induce una deformación en el material (efecto piezoeléctrico inverso). La coexistencia de estos dos efectos favoreció la aplicación de estos materiales tanto como actuadores (componentes de máquinas responsables del movimiento de una parte de las mismas) así como sensores (detección de variaciones en un sistema a través de las alteraciones del campo eléctrico en estos materiales). Sin embargo, estos materiales son extremadamente rígidos, y por tanto, los niveles de deformación eléctricamente inducidos son muy bajos.
Posteriormente, una nueva familia de materiales electro-activos, llamada Polímeros Electro-Activos, permitió romper la barrera tecnológica de las pequeñas deformaciones eléctricamente inducidas. Dos grupos coexisten dentro de esta familia: Polímeros electrónicos y Polímeros iónicos. Esta propuesta se centra en el primer grupo, que exhibe las siguientes ventajas con respecto al segundo: (i) mayor rapidez de actuación ante estímulos eléctricos; (ii) desarrollo de mayores fuerzas de actuación. Precisamente estas dos ventajas confieren al grupo de polímeros electrónicos un mayor atractivo para su uso como actuadores electro-mecánicos. Finalmente, dentro este grupo nos centraremos en: polímeros piezoeléctricos y elastómeros dieléctricos. Por tanto, los tres tipos de materiales que serán tratados en esta propuesta son: (i)
polímeros piezoeléctricos, (ii) elastómeros dieléctricos y (iii) elastómeros magnetoreológicos.
Objetivos. El principal objetivo científico del proyecto de investigación es abordar a nivel numérico el problema de diseño y de control óptimo de materiales activos. La resolución de este
problema tiene una gran aplicación práctica en problemas reales de ingeniería. Los desarrollos que se lleven a cabo se centrarán en la resolución de problemas gobernados por los sistemas acoplados de EDPs de electro-elasticidad (PPs, DEs) o magneto-elasticidad (MREs) no lineal. Para la consecución de este objetivo global, la presente propuesta científica se articula en torno a tres principales líneas de investigación:
1. Optimización de forma y topología de materiales activos.
2. Control de EDPs de electro-elasticidad y magneto-elasticidad (MREs) no lineal.
3. Cuantificación de incertidumbre en problemas de control y diseño de materiales
electro y magneto-activos.
Universidad de Swansea
Mis resultados se han plasmado en cuanto a publicaciones científicas en los siguientes trabajos pioneros en el campo de la optimización topológica de elastomeros dieléctricos:
1) R. Ortigosa, J. Martínez-Frutos, D. Ruiz, A. Donoso, J. C. Bellido, Density-based Topology Optimisation considering nonlinear electromechanics, Structural and Multidisciplinary Optimization, in print.
2) R. Ortigosa, J. Martínez-Frutos, D. Ruiz, A. Donoso, J. C. Bellido, Multiresolution Topology Optimisation considering nonlinear electromechanics, Structural and Multidisciplinary Optimization, under review.
3) J. Martínez-Frutos, R. Ortigosa, A. J. Gil, Computational design and optimization of electrode meso-arquitecture for shape morphing dielectric elastomers, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, under review.
Además, he llevado a cabo el análisis del comportamiento de materiales compuestos basados en laminación de polímeros electro activos: En este trabajo, plasmado en los dos siguientes artículos científicos:
4) F. Marín, J. Martínez-Frutos, R. Ortigosa, A. J. Gil, A Convex Multi-Variable based Computational Framework for Multilayered Electro-Active Polymers, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, in print.
5) F. Marín, R. Ortigosa, A. J. Gil, J. Martínez-Frutos, A Convex Multi-Variable based Computational Framework for Multilayered Electro-Active Polymers considering viscoelasticity, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, under review.
