9,019 research outputs found
Entrepreneurship and Innovation Design in Education. An educational experience to train the new entrepreneurial designers
No full textThe Innovation Design Canvas: a management tool to move from innovative research to business
No full textThe 21st dmi:Academic Design Research Conference ’Next Wave’ addressed new design knowledge being created, the new forms of practice emerging, and how design research and practice can stimulate and learn from each other
Innovation, Entrepreneurship and Sustainable Design. A methodology proposal for sustainable innovation initiatives
No full textUna ricerca euristica sul design dell'innovazione. Innovazione, Imprenditorialità e Design, tre termini che portano con sé un peso accademico, politico, sociale ed economico che di sicuro nessun testo sarà mai in grado di sintetizzare in modo oggettivo. Questo perché, la relazione tra questi mondi è complessa, mutevole e complicata da sintetizzare. Per questo motivo lo scopo di questa ricerca non è stato quello di sintetizzare una raccolta di nozioni teoriche sulla relazione di questi mondi ma, invece, nasce come una proposizione pratica che cerca di unirli dopo un'elaborazione critica e un'esperienza di sperimentazione effettuata sul campo. Una proposizione che si focalizza sull'attitudine e le possibilità di acquisire una capacità innovativa in grado di rispondere alle necessità e ai radicali cambiamenti in atto nella società odierna con risultati di valore, di significato e sostenibili. Vi sono molti modi di fare ricerca, dai modi più classici con la propensione alla rielaborazione e alla critica della letteratura e delle teorie passate, a quelli più sperimentali, a cui questa ricerca si ispira, che pur non dimenticando la fase di analisi teorica per avere le chiavi per comprendere il presente, prova a spingersi in modo euristico sul campo di ricerca seguendo il suggerimento proposto da Umberto Eco: "Bisogna SCOPRIRE qualcosa di inedito (anche una riorganizzazione) qualcosa insomma che nel ramo scientifico di ricerca porti ad uno step successivo dell'argomento proposto." Con la poroposta metodologica del Sustainable Innovation Design, questa ricerca si propone di compiere questo ambizioso tentativo. Il lavoro originale di ricerca sintetizzato in questa tesi propone un proprio modello di innovazione sostenibile, prendendo in prestito la visione e il mindset della cultura Imprenditoriale e l'esperienza progettuale nel campo del Design. Il risultato è la definizione di una "cassetta degli attrezzi", che noi amiamo chiamare metodologia, con cui si propone una guida per gli innovatori o aspiranti tali, per perseguire risultati di valore all'interno delle iniziative innovative intraprese siano esse di stampo imprenditoriale o all'interno di organizzazioni già costituite. Un valore che noi definiamo come l'equilibrio tra aspetti economici, sociali e ambientali, o semplicemente sostenibilità, e che abbia una visione a lungo termine mettendo in relazione i bisogni di oggi con quelli delle generazioni avvenire. Un modello che ha portato alla definizione e alla riorganizzazione di strumenti già noti all'interno dei singoli temi ma che assumono un livello di novità nel processo di progettazione della metodologia proposta del Sustainable Innovation Design. Data la premessa la tesi è suddivisa in quattro capitoli principali. Il primo capitolo si focalizza sull'introduzione dei tre settori in oggetto con una rielaborazione sintetica delle definizioni e degli studi compiuti sulla teoria dell'innovazione, dell'imprenditorialità, del design e delle relazioni che intercorrono tra essi. All'interno dello stesso si analizzano anche le similitudini tra gli attori dell'innovazione, i designer e le figure imprenditoriali, i trend e le necessità in ambito innovativo a livello top-down (impresa) e bottom-up (startup). Il secondo capitolo affronta la parte di analisi delle diverse metodologie e dei diversi processi utilizzati nel campo dell'innovazione attraverso una mappatura delle metodologie in uso nel campo innovativo proponendo un'analisi con diverse chiavi di lettura. Il risultato accompagnato dalla descrizione delle principali e più importanti esperienza vissute sul campo in ambito innovativo e imprenditoriale rappresentano il substrato della formulazione della metodologia presentata nel capitolo successivo. Il terzo capitolo della tesi descrive, infatti, la proposta metodologica dell'Innovation Su
Innovative chemoresistive materials for gas sensing and development of silicon and quartz MEMS devices
No full textNegli ultimi anni, il finanziamento della ricerca sui sensori di gas a stato solido ad alte prestazioni è aumentato in modo significativo, data la crescente domanda di questi dispositivi in diversi campi di applicazione. Tra questi, i sensori chemoresistivi sono tra i più diffusi, vista la loro elevata sensibilità e dimensioni ridotte. In questo lavoro di tesi, ci si è concentrati sullo sviluppo avanzato di entrambe le componenti principali di un sensore di gas chemoresistivo, ovvero il substrato e il materiale sensibile. Per quanto riguarda i materiali di rilevamento, un’ampia letteratura è disponibile sui semiconduttori OSsidi Metallici (OSM), i quali risultato essere i più utilizzati. Tuttavia, nonostante i loro grandi vantaggi, gli ossidi metallici hanno mostrato notevoli limiti. È stato quindi deciso di investigare, in questi tre anni di dottorato, materiali nanostrutturati che non fossero ossidi metallici. In particolar modo, sono stati sintetizzati e studiati alcuni solfuri metallici e il SiC in termo-attivazione, e il CdS e lo ZnO decorato con nanoparticelle d’oro in foto-attivazione. I risultati hanno evidenziato che i solfuri metallici e il carburo di silicio hanno una maggiore selettività rispetto ai comuni ossidi metallici, in modalità di termo-attivazione. Questo comportamento è stato particolarmente evidente per il carburo di silicio, che si è rivelato sensibile alla sola SO2 tra i tredici diversi gas analizzati, ad una temperatura di esercizio di 650°C. Un altro dato interessante ottenuto riguarda i solfuri metallici, i quali hanno mostrato interessanti proprietà di rilevamento a una temperatura di esercizio piuttosto bassa, 300°C, inferiore alla temperatura di funzionamento ottimale dei comuni sensori di gas basati sui SOM. Questo risultato si traduce in un minore consumo energetico del dispositivo finale basato su solfuro metallico. Inoltre, sia il carburo di silicio che i solfuri metallici hanno mostrato una buona stabilità elettrica e termica, oltre a una buona ripetibilità e stabilità delle risposte di rilevamento ai gas analizzati. I risultati delle caratterizzazioni chemoresistive effettuate in foto-attivazione hanno invece evidenziato significative proprietà di rilevamento del solfuro di cadmio e dell’ossido di zinco decorato con nanoparticelle d’oro, che aprono la porta ad un loro possibile utilizzo in un sistema di rilevamento dotato di LED commerciali come sorgenti di attivazione, e caratterizzato quindi da un basso consumo energetico. Per quanto riguarda il substrato, le indagini condotte negli anni sulle comuni piattaforme a base di allumina hanno evidenziato alcuni inconvenienti di questi dispositivi, come ad esempio il consumo energetico elevato e i costi elevati. I micro-riscaldatori al silicio, realizzati con la tecnologia della microlavorazione, rappresentano una valida alternativa al substrato di allumina. Essi sono stati sperimentati sin dai primi anni ‘90 e sono definiti in gergo microhotplates. In questo lavoro, micro-riscaldatori al silicio e al quarzo sono stati sviluppati a partire dallo studio mirato del processo di progettazione e produzione, con lo scopo di ottenere micro-riscaldatori stabili e a basso consumo energetico. Le caratterizzazioni dei dispositivi preparati hanno evidenziato nei substrati ottenuti un elevato isolamento elettrico tra riscaldatore e materiale sensibile (10-10 A di corrente parassita a 650°C), elevata stabilità termica e bassi consumi energetici, che si aggiravano intorno gli 80 mW per i micro-riscaldatori in silicio e 0,55 W per quelli in quarzo, utilizzati per portare e mantenere la temperatura di esercizio del nostro materiale sensibile a 450°C. Considerando che questi dispositivi possono essere anche utilizzati in modalità di funzionamento pulsato, il consumo energetico si potrebbe abbassare fino a pochi mW per i micro-riscaldatori in silicio.In recent years, funding for research on high performance solid state gas sensors has increased significantly, given the growing demand for these devices in various fields of application. Among these, chemoresistive sensors are among the most common, given their high sensitivity and small size. In this thesis work, the focus was on the advanced development of both main components of a chemoresistive gas sensor, the substrate and the sensitive material.
As far as sensing materials are concerned, extensive literature is available on Metal-OXide (MOX) semiconductors, which, thanks to their excellent sensitivity, fast response and recovery times and low-cost production, are the most widely used. However, despite their great advantages, metal oxides have shown considerable limitations. It was therefore decided to investigate, in these three years of doctorate, nanostructured materials that were not metal oxides. In particular, some metal sulphides and SiC in thermo-activation have been synthesized and studied, as well as CdS and ZnO decorated with photo-activation gold nanoparticles. The results showed that metal sulphides and silicon carbide have a higher selectivity than ordinary metal oxides, in thermo-activation mode. This behaviour was particularly evident for silicon carbide, which proved to be sensitive to only SO2 among the thirteen different gases analysed, at an operating temperature of 650°C. Another interesting data obtained concerns metallic sulphides, which showed interesting sensing properties at a rather low operating temperature, 300°C, lower than the optimal operating temperature of common MOX-based gas sensors. This results in lower power consumption of the final device based on metal sulphide. In addition, both silicon carbide and metal sulphides showed good electrical and thermal stability, as well as good repeatability and stability of the detection responses to the gases analysed.
The results of the chemoresistive characterizations carried out in photo-activation showed significant detection properties of cadmium sulphide and zinc oxide decorated with gold nanoparticles, which open the door to their possible use in a detection system equipped with commercial LEDs as activation sources, and therefore characterized by low energy consumption.
As far as the substrate is concerned, surveys conducted over the years on common alumina platforms have highlighted some drawbacks of these devices, such as high energy consumption and high costs. Silicon micro heaters, manufactured using microfabrication technology, are a viable alternative to alumina substrate. They have been tested since the early 1990s and are defined in microhotplates jargon. In this work, silicon and quartz micro heaters have been developed starting from the targeted study of the design and production process, with the aim of obtaining stable micro heaters with low energy consumption. The characterizations of the prepared devices showed in the substrates obtained a high electrical insulation between heater and sensitive material (10-10 A of parasitic current at 650°C), high thermal stability and low energy consumption, which were around 80 mW for silicon micro heaters and 0.55 W for quartz heaters, used to bring and maintain the operating temperature of our sensitive material at 450°C. Considering that these devices can also be used in pulsed operation mode, energy consumption could be reduced to a few mW for silicon micro heaters
Interaction design for sustainable mobility system
No full textThis paper presents the results and the methodology carried out by the research group of the Department of Design and Architecture at the Polytechnic of Turin in the field of Interaction Design for sustainable mobility. These two apparently dissociated disciplines found the contact point in a three-year research project between the university and a car company R&D department of the Italian territory: Centro Ricerche Fiat. The cooperation has produced an innovative approach to sustainable mobility and different concepts in the field of Human Machine Interaction (HMI
Development of a Sensor Array Based on Pt, Pd, Ag and Au Nanocluster Decorated SnO2 for Precision Agriculture
No full textThe Electrochemical Society, find out more
Development of a Sensor Array Based on Pt, Pd, Ag and Au Nanocluster Decorated SnO2 for Precision Agriculture
Andrea Gaiardo1, Soufiane Krik2, Matteo Valt3, Barbara Fabbri3, Matteo Tonezzer4, Zhifu Feng2, Vincenzo Guidi3 and Pierluigi Bellutti5
© 2021 ECS - The Electrochemical Society
ECS Meeting Abstracts, Volume MA2021-01, IMCS 04: Sensors for Agricultural and Environmental Applications
Citation Andrea Gaiardo et al 2021 Meet. Abstr. MA2021-01 1550
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Article information
Abstract
Introduction
Nowadays, precision farming is a key topic. Because of the steady increase in the world's population, which is expected to reach 9.6 billion by 2050, it is vital to increase the productivity of agricultural land while reducing waste of water, fertilizers, pesticides and pesticide. To achieve these goals, precision agriculture aims to provide farmers with a wealth of information to optimize field management, by matching farming practices more closely to crop needs. This information is obtained exploiting satellite and weather data, and wireless sensor arrays, which combined with the use of GPS, Internet of Things (IoT) and machine learning allow the farmer to operate with both a control and predictive approach [1].
For the best use of precision agriculture, it is therefore essential to collect as much data as possible on the crop status. On the one hand, various technologies have been developed or improved to collect information directly in the field, in particular to measure the pH, the nitrogen compound concentrations and the humidity amount in the soil [2,3]. On the other hand, there is not yet a well-structured system for monitoring crop gas emissions, which together with the control of soil parameters, can lead to a comprehensive evaluation of the effective health status and growth of the crop [4]. In this work, a sensor array composed of four different sensing materials, i.e. SnO2 decorated with Ag, Pd, Pt and Au nanoclusters, were developed and investigated to selective detect five different gases commonly present or emitted by crops
MobIoT: sustainable social mobility in the Internet of Things
No full textMobility is one of the most important issues in sustainability in our society. In order to deeply change the mobility system, applying the Human Centred Design methodology, it is necessary to adopt a bottom-up approach. This paper envisions one possible solution called MobIoT (Mobility in the Internet of Things). This system could integrate heterogeneous real time data, mobility related as well as not, as a new interaction between users needs and new technologies in order to help people to move in a sustainable way and help institutions to smartly manage complex situation
Investigation on oxygen vacancies influence on reduced WO3 sensing properties
No full textNowadays, the development of innovative and low-cost smart gas sensors is required in many applications,
including medical screening, environmental monitoring and precision farming. Chemoresistive gas sensors are
the most widely studied solid state gas sensors in this perspective, due to their small size, low production cost and
high sensitivity [1]. However, the lack of selectivity of the nanostructured metal oxides (MOX), i.e. the most
widely used class of sensing material so far, limited the effective and widespread adoption of these devices in
many applications. In the last few years, great attention has been paid on the development of innovative sensing
materials with advanced chemoresistive properties, able to overcome the shortcomings of the typical MOX,
seeking the optimization of the sensing performance. Modified MOX (doped or functionalised) proved to be good
candidates, owing to the right combination of typical MOX stability and improved selectivity due to surface
sensitisation [2]. Considering doping, the investigation of the influence of intrinsic dopants on the MOX sensing
properties has attracted considerable attention recently, particularly with regard to oxygen vacancies (Ov), which
have shown to have huge impact on the MOX electrical properties and surface reactivity.
In this work, a specific reducing treatment at high temperature has been investigated in order to develop reduced
WO3 with controlled Ov concentration. Nanostructured WO3 has been synthesised by using a simple sol gel
method. Then, a calcination treatment at 650oC in air has been carried out in order to obtain a nanocrystalline and
stoichiometric WO3. A rapid thermal annealer (RTP) has been employed for the controlled reduction of the WO3
nanoparticles, by using H2 (4% in N2) as reducing agent. Different times (15 and 30 minutes) and temperatures
(from 300 to 800oC) were investigated, in order to study their impact on the Ov formation. The Ov in the reduced
samples were characterized by using SEM-EDX, XRD and XPS. The XPS characterization has revealed a strong
increase in the 5+, 4+ and 3+ oxidation states of W as the treatment temperature rises, due to a strong increase in
the surface concentration of Ov. Both in-plane and bridging Ov were formed. An increase of the bulk Ov has been
observed as well by XRD analysis. On the other hand, the concentration of Ov did not change significantly with
treatment time. The reduced powders were deposited on silicon substrates and their sensing performances were
investigated vs. NH3. WO3 reduced at 700oC showed the best sensing performance towards NH3 at near room
working temperature, showing an impressive increase of the sensitivity and selectivity compared to stoichiometric
WO3. The role of surface Ov in the sensing mechanism is under investigation
Electric vehicle (EV) and sustainable mobility: an innovative interface
No full textThe paper presents a concept of an innovative interaction structure for a digital electric vehicle (EV) dashboard. The structure connects interactions between vehicle, driver and traffic infrastructure, in order to help users driving in a conscious way, informing them about their performances and providing tools able to modify driving behaviour. Through the Systemic Design approach, it is possible to move from a quantitative configuration (set on consumption) to a new one set on resource optimization. The achievement is a new layout for the information visualization system designed for an electric vehicle able to communicate to the driver the environmental impact of its drive styl
ELECTRIC VEHICLE AND SUSTAINABLE MOBILITY: AN INNOVATIVE INTERFACE
No full textThe paper presents a concept of an innovative interaction structure for a digital electric vehicle (EV) dashboard. The structure connects interactions between vehicle, driver and traffic infrastructure, in order to help users driving in a conscious way, informing them about their performances and providing tools able to modify driving behaviour. Through the Systemic Design approach, it is possible to move from a quantitative configuration (set on consumption) to a new one set on resource optimization. The achievement is a new layout for the information visualization system designed for an electric vehicle able to communicate to the driver the environmental impact of its drive style
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