Franz-Josef Ulm

Franz-Josef Ulm (nacido el 9 de marzo de 1964 ^{[ 1 ]} en Fürth / Baviera , ^{[ 2 ]} Alemania Occidental ) es ingeniero estructural, científico de la ingeniería y profesor desde 1999. ^{[ 5 ]} Es profesor ^{[ 1 ] [ 6 ]} de Ingeniería Civil y Ambiental ^{[ 1 ] [ 5 ]} en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) , ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} y director de la facultad ^{[ 6 ] [ 7 ]} del Centro de Sostenibilidad del Hormigón (CSHub@MIT). Se le atribuye el descubrimiento de la estructura nanogranular de los hidratos de silicato de calcio (CSH), la fase aglutinante del hormigón, y el desarrollo de conceptos de nanoingeniería del hormigón que combinan experimentos avanzados de nanomecánica con resultados de simulación molecular. Él aboga por la ingeniería ambientalmente sostenible , ^{[ 8 ]} con hormigón "más verde" ^{[ 2 ] [ 8 ]} con menor huella de CO ₂ , ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} para reducir la huella de carbono del hormigón; para mejorar la resiliencia del hormigón; y reducir su impacto en el calentamiento global .

Ulm creció en Fürth /Baviera y Erlangen como hijo de Udo Ulm y Hertha Ulm, ambos ingenieros estructurales. Después del servicio militar como enfermero en un hospital quirúrgico en Erlangen, estudió Ingeniería Civil en la Universidad Técnica de Múnich , ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} donde se graduó en 1990 ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} con un título de "Diplom Ingenieur (Bauingenieur)" (equivalente a MSc ). Antes de concluir sus estudios en Múnich, fue enviado a la École Nationale des Ponts et Chaussée ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} como estudiante de intercambio, y completó su Diplomarbeit (tesis de maestría) en el Laboratoire central des ponts et chaussées (LCPC) en París (ahora IFSTTAR ), el Laboratorio Central Francés de Ingeniería Civil. Continuó sus estudios en la École Nationale des Ponts et Chaussées, como asistente de investigación en el LCPC, recibiendo un título de Doctor en Ingeniería ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} (equivalente a Doctorado ) de la ENPC ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} en enero de 1994, ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} con una especialización en Materiales y Estructuras. Durante este tiempo, trabajó estrechamente con Olivier Coussy en la traducción al inglés del libro de Coussy "Mecánica de los continuos porosos". ^{[ 12 ]} La colaboración de Ulm con Coussy condujo al desarrollo de la teoría de la Quimiomecánica del Continuo ^{[ 13 ]} que ha sido aplicada por Ulm y sus colaboradores al Hormigón de Edad Temprana y a la evaluación de riesgos de agrietamiento del hormigón relevante para estructuras de hormigón masivo en aplicaciones innovadoras de puentes y túneles; ^{[ 14 ]} a la predicción del deterioro prematuro de las estructuras de hormigón debido a las reacciones álcali-sílice; ^{[ 15 ]} y los efectos nocivos de la lixiviación de calcio del hormigón relevantes para las aplicaciones de almacenamiento de residuos nucleares. ^{[ 16 ]}En 1996, se convirtió en Investigador del Ministerio de Obras Públicas francés. Durante su estancia en LCPC, dirigió el grupo de investigación sobre el comportamiento y modelado del hormigón y los compuestos de hormigón. En 1998, ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} obtuvo el título de habilitación de la École Normale Supérieur de Cachan ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} con una tesis de habilitación sobre la quimiomecánica de materiales y estructuras de hormigón. ^{[ 17 ]}

Ulm se unió al MIT en enero de 1999, donde se especializó en nano- y micromecánica experimental de materiales a base de cemento, esquistos y huesos. ^{[ 18 ] [ 19 ]} Con su grupo de investigación, desarrolló técnicas de nanoindentación estadística para nanocompuestos hidratados; una técnica de indentación que permite, mediante análisis estadístico, vincular la química y el comportamiento mecánico en escalas de longitud de decenas de nanómetros. ^{[ 20 ]} En 2007, su grupo descubrió que los materiales cementicios a nanoescala exhiben un comportamiento nanogranular impulsado por fuerzas de contacto entre partículas. ^{[ 21 ]} Se encontró que este origen nanogranular impulsa gran parte del rendimiento de resistencia y durabilidad de los materiales cementicios, como el comportamiento de fluencia a largo plazo ^{[ 22 ]} y la resistencia al fuego. ^{[ 23 ]} Se encontró una naturaleza nanogranular similar para esquistos ^{[ 24 ]} y huesos. ^{[ 25 ]} En 2008, unió fuerzas con un grupo de físicos y científicos de materiales computacionales para combinar investigaciones experimentales de nanoindentación con simulaciones moleculares y a mesoescala de hidratos de cemento. ^{[ 26 ] [ 27 ]} Específicamente, la colaboración con Roland Pellenq , director de investigación del CNRS y científico investigador sénior del MIT, permitió la identificación de la estructura molecular de los hidratos de silicato de calcio, la fase aglutinante del hormigón que le confiere su resistencia y durabilidad a escalas de ingeniería. Al incorporar conceptos de física del vidrio ^{[ 28 ]} y física de la materia blanda ^{[ 29 ]} en la ciencia del cemento, Ulm y sus colaboradores demostraron mediante un enfoque combinatorio molecular que la resistencia fundamental del hormigón podía elevarse sin cambiar la química de sus constituyentes, es decir, calcio, sílice y agua. ^{[ 30 ]} La combinación de técnicas de simulación molecular con experimentos a nanoescala abrió una nueva vía para abordar el desafío de la sostenibilidad del hormigón, reduciendo el impacto ambiental y manteniendo su papel como material fundamental para viviendas, refugios e infraestructuras en todo el mundo. ^{[ 31 ]} Este desafío condujo, en 2009, a la fundación del Centro de Sostenibilidad del Hormigón en el MIT (CSHub@MIT). Esta novedosa colaboración entre la industria y la academia se dio entre la Asociación del Cemento Portland (Skokie, Illinois) y la Asociación Nacional de Hormigón Preparado ( Silver Spring, Maryland).) y el MIT tiene como objetivo reducir la huella ambiental del hormigón, al tiempo que mejora su resiliencia desde los materiales hasta las estructuras y la escala de la comunidad urbana. ^{[ 32 ] [ 33 ]}

A partir de 2024, Ulm está trabajando en supercondensadores de carbono-cemento, una tecnología que se está desarrollando para el almacenamiento de energía a gran escala . El concepto básico de crear un supercondensador a partir de materiales de cemento simples y negro de humo ha sido demostrado, pero la tecnología está lejos de ser un producto comercializable. ^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]}

En comparación con otras formas de almacenamiento de energía a granel, el material propuesto para el supercondensador de carbono-cemento tendría una alta densidad de potencia .

• 2002 Medalla Robert L'Hermite, RILEM ^{[ 37 ]}
• Premio Walter L. Huber de Investigación en Ingeniería Civil 2005 ^{[ 3 ] [ 5 ]}
• Conferencia Maurice A. Biot de 2010 en la Universidad de Columbia ^{[ 38 ] [ 39 ]}
• Premio Stephen Brunauer 2011, Sociedad Americana de Cerámica ^{[ 40 ]}
• Medalla Theodore von Karman 2012, Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles ^{[ 4 ]}
• Premio al mejor artículo de 2013. Premio al mejor artículo de 2012: Acta Geotechnica ^{[ 41 ].}
• Becario del Instituto de Mecánica de la Ingeniería 2013 ^{[ 42 ]}
• Premio a la Excelencia de Engineering News Record 2013 ^{[ 43 ]}
• Miembro electo de la Academia Europea de Ciencias y Artes en 2014 ^{[ 44 ]}
• Miembro electo de la Academia Nacional de Ingeniería en 2022 ^{[ 45 ]}