Materials Science and Engineering Commons^™

Investigation Of Scanning Kelvin Probe Techniques, Nicholas D'Angelo Jr., Hongbo Cong

Williams Honors College, Honors Research Projects

The original scope of this work was to advance the understanding of corrosion properties of additively manufactured (AM) materials by correlating microstructural defects in AM materials to the material conventional counterparts utilizing a scanning kelvin probe [Ametek VeraSCAN Electrochemical System]. However, upon the initiation of project research, it was observed that the system was not operational due to unknown hardware and software problems. The evolved scope of this work was to reconcile the operational issues and develop a repair and mitigation plan. After extensive troubleshooting, it was determined that the software was not properly configured, and the electrometer had permanently …

Galvanic And Pitting Corrosion Of A Fastener Assembly, Julie Shallman

Williams Honors College, Honors Research Projects

This research focuses on coupled galvanic/pitting corrosion of AA7075 when combined with stainless steel in a fastener assembly. A one-dimensional mathematical model of a well-mixed thin film electrolyte is developed to predict the damage profile of the AA7075 surface when its protective coating is damaged. The damage exposes the galvanic couple. A time dependent system of partial differential equations for potential, chloride concentration, aluminum ion concentration, and damage is developed and solved numerically. Two approaches to calculate the current density within aluminum pits are discussed. The first is a current balance between the cathodic, anodic and passive portions of the …

Development Of Oxide-Dispersion-Strengthened Nickel-Based Super Alloy Powders For Additive Manufacturing, Sizhe Huang

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Oxide-Dispersion-Strengthened (ODS) Nickel-Based superalloy has been drawn a huge attention and developed with good oxidation resistance, corrosion resistance and high creep strength. It has been considered as critical materials for Additive Manufacturing (AM). The quality and the efficiency of fabrication methods of ODS limits the performance of itself on AM. The development of new type of ODS, new methodologies and evaluation techniques are required if the enhanced quality of ODS and enhanced efficiency of fabrication are to be achieved. Of the current fabrication techniques for AM, Gas Atomization (GA) is widely used since they can generate spherical powders with high …

Thermal-Fatigue And Thermo-Mechanical Equivalence For Transverse Cracking Evolution In Laminated Composites, Javier Cabrera Barbero

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Carbon fiber reinforced plastics (CFRP) are potential materials for many aerospace and aeronautical applications due to their high specif strength/weight and a low coeffcient of thermal expansion (CTE) resulting in a high long-term stability. Among candidate structures, the re-entry reusable launch vehicles (RLV), the fuel oxidant storage and transportation at cryogenic temperature, space satellites, and aircraft structure (frame, wings, etc...) can be highlighted. However, CFRP are prone to internal damage as a result of high residual stresses and thermal fatigue loading. In this study, micro-cracking damage evolution in laminated composites subjected to monotonic cooling and thermal cyclic loads is developed …

The Effect Of Friction Stir Processing On The Microstructure And Tensile Behavior Of Aluminum Alloys, Nelson Gomes Affonseca Netto

UNF Graduate Theses and Dissertations

Friction Stir Processing (FSP) is a promising thermomechanical technique that is used to modify the microstructure of metals locally, and thereby locally improve mechanical properties of the material. FSP uses a simple and inexpensive tool, and has been shown to eliminate pores and also reduce the sizes of intermetallics in aluminum alloys. This is of great interest for research on solidification, production and performance of aluminum alloy castings because FSP can enhance the structural quality of aluminum casting significantly by minimizing the effect of those structural defects.

In the literature, there is evidence that the effectiveness of FSP can change …

Improving The Relative Calculations Of Volta Potential Differences Acquired From Scanning Kelvin Probe Force Microscopy (Skpfm) From Comparing An Inert Material To First-Principle Calculations, C. M. Efaw, T. Da Silva, P. H. Davis, L. Li, E. Graugnard, M. Hurley

Materials Science and Engineering Faculty Publications and Presentations

An improved relative scaling of Volta potential differences (VPD) acquired from scanning Kelvin probe force microscopy (SKPFM) was developed by quantifying the probe work function. In corrosion studies, SKPFM has been used to identify local nobility of complex metallic systems and provide theoretical corrosion initiation sites. However, large variability in measured VPD values for metallic phases has led to controversy in their interpretation. Tracking changes of the probe work function has been shown to decrease the variability seen in SKPFM results. To quantify the work function of SKPFM probes, the measured VPD of an inert gold standard was compared to …

อิทธิพลของเถ้าหนักลิกไนต์ต่อการแอ่นตัวของกระเบื้องเซรามิกสโตนแวร์, ธฤต ประสาทเสรี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาผลของการใช้เถ้าหนักลิกไนต์เป็นส่วนผสมในเนื้อกระเบื้องเซรามิกสโตนแวร์ ชนิดดูดซึมน้ำต่ำ ทำการขึ้นรูปชิ้นงานกระเบื้องที่มีส่วนผสมของเถ้าหนักลิกไนต์ที่มีอัตราการดูดซึมน้ำเทียบเท่ากับกระเบื้องสโตนแวร์สูตรมาตรฐาน และนำสูตรกระเบื้องที่มีส่วนผสมของเถ้าหนักลิกไนต์ที่มีการดูดซึมน้ำใกล้เคียงกับกระเบื้องสูตรมาตรฐานมาผสมในอัตราส่วนร้อยละ10 ถึงร้อยละ 90 ของกระเบื้องดินเผาสูตรมาตรฐาน เพื่อวิเคราะห์แนวโน้มที่เกิดขึ้นจากการเติมเถ้าหนักลิกไนต์ลงในกระเบื้องดินเผาที่มีผลต่อการแอ่นตัวที่อุณหภูมิสูง และสมบัติที่สำคัญของกระเบื้องเซรามิกสโตนแวร์กระเบื้องดินเผาที่มีการใช้เถ้าหนักลิกไนต์เป็นส่วนผสมมีการแอ่นตัวที่อุณหภูมิสูงน้อยลงตามอัตราส่วนของเถ้าหนักลิกไนต์ที่เพิ่มขึ้น กระเบื้องดินเผา (สูตร T3) ประกอบด้วยเถ้าหนักลิกไนต์ร้อยละ 50 ดินดำแม่ทานร้อยละ 30 ดินขาวลำปางร้อยละ 10 โซเดียมเฟลสปาร์ร้อยละ 5 และทรายบดร้อยละ 5 โดยน้ำหนัก มีการค่าแอ่นตัว 1.29x10-6 ต่อมิลลิเมตร เทียบกับกระเบื้องสูตรมาตรฐาน (สูตร STD) ประกอบด้วย ดินดำแม่ทานร้อยละ 30 ดินขาวลำปางร้อยละ 30 หินผุร้อยละ 30 โซเดียมเฟลสปาร์ร้อยละ 5 และทรายบดร้อยละ 5 โดยน้ำหนัก มีค่าการแอ่นตัว 3.39x10-6 ต่อมิลลิเมตร เนื่องจากในเถ้าหนักลิกไนต์ มีองค์ประกอบของแคลเซียมออกไซด์เป็นตัวทำให้เกิดเฟสอนอร์ไทต์ที่มีผลึกรูปเข็ม และช่วยให้ค่าการแอ่นตัวน้อยลงตามปริมาณของเฟสอนอร์ไทต์ที่เกิดขึ้น นอกจากนี้การเติมเถ้าหนักลิกไนต์ในอัตราส่วนที่เหมาะสมยังช่วยลดปริมาณการดูดซึมน้ำโดยกระเบื้องดินเผา (สูตร T30) ที่มีเถ้าหนักลิกไนต์ร้อยละ 15 ดินดำแม่ทานร้อยละ 30 ดินขาวลำปางร้อยละ 24 หินผุร้อยละ 21 โซเดียมเฟลสปาร์ร้อยละ 5 และทรายบดร้อยละ 5 โดยน้ำหนัก มีค่าการดูดซึมน้ำ 0.99 เปอร์เซ็นต์ เทียบกับกระเบื้องสูตรมาตรฐานที่ 3.15 เปอร์เซ็นต์

อิทธิพลของการเจือ ไนโอเบียม อินเดียม และ อะลูมิเนียม ในไทเทเนียมไดออกไซด์เซรามิกต่อสมบัติทางไดอิเล็กทริก, ยุทธพิชัย ขำมณี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาและพัฒนาสมบัติทางไฟฟ้าของวัสดุไดอิเล็กทริกไทเทเนียมได-ออกไซด์เซรามิกส์ ด้วยการเจือ ไนโอเบียมออกไซด์ อินเดียมออกไซด์ และอะลูมิเนียมออกไซด์ การสังเคราะห์ทำได้ด้วยวิธีการปฏิกิริยาสถานะของแข็ง จากการเผาผนึกที่อุณหภูมิ 1,450 องศาเซลเซียส ยืนไฟเป็นเวลา 10 ชั่วโมง ได้มีการแบ่งกลุ่มตัวอย่างออกเป็น 3 กลุ่ม ได้แก่ กลุ่มที่ 1 การเจือไทเทเนียมไดออกไซด์ด้วยไนโอเบียมและอินเดียมร่วมกันที่ความเข้มข้น 1, 5 และ 7 เปอร์เซ็นต์โดยโมล ทำให้ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกที่สูงเพิ่มสูงขึ้นจาก 400 เป็น 600, 8,000 และ 14,000 ตามลำดับ กลุ่มที่ 2 การเจือไทเทเนียมไดออกไซด์ด้วยไนโอเบียมและอินเดียมที่ความเข้มข้น 5 เปอร์เซ็นต์โดยโมล และปรับองค์ประกอบของของอินเดียมแบบขาดและเกินอัตราส่วนของ ไนโอเบียมและอินเดียม ได้แก่ 0.50:0.47, 0.50:0.48, 0.50:0.49, 0.50:0.51, 0.50:0.52 และ 0.50:0.53 พบว่าค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของตัวอย่างที่มีความเข้มข้นของอินเดียมขาด มีค่า 28,000, 22,000 และ 30,000 ตามลำดับซึ่งโดยรวมมีค่าสูงกว่าตัวอย่างที่มีความเข้มข้นของอินเดียมเกินซึ่งมีค่า 17,000, 12,000 และ 13,000 ตามลำดับ กลุ่มที่ 3 การเจือไทเทเนียมไดออกไซด์ด้วยไนโอเบียม อินเดียมและอะลูมิเนียม 5 เปอร์เซ็นต์โดยโมล อัตราส่วนของ ไนโอเบียม อินเดียมและอะลูมิเนียม ได้แก่ 0.005:0.475:0.025, 0.005:0.450:0.050 และ 0.005:0.425:0.075 มีสมบัติที่โดดเด่นทางกายภาพและไฟฟ้า การตรวจสอบเฟสด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ไม่พบการเปลี่ยนแปลงของเฟส หรือการเกิดเฟสที่แปลกปลอม ขนาดเกรนเฉลี่ย 25.94, 23.24 และ 40.20 ไมโครเมตร มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริก 27,000, 25,000 และ 43,000 ตามลำดับและมีความเสถียรในช่วงความถี่ 102-106 เฮิร์ต และ จากอุณหภูมิห้องถึง 300 องศาเซลเซียส

Effects Of Protein-Coated Nanofibers On Conformation Of Gingival Fibroblast Spheroids: Potential Utility For Connective Tissue Regeneration, Gili Kaufman, Ryan A. Whitescarver, Laiz Nunes, Xavier-Lewis Palmer, Drago Skrtic, Wojtek Tutak

Engineering Technology Faculty Publications

Deep wounds in the gingiva caused bytrauma or surgery require a rapid and robust healing of connective tissues. Wepropose utilizing gas-brushed nanofibers coated with collagen and fibrin for that purpose. Our hypotheses are that protein-coated nanofibers will: (i) attract and mobilize cells in various spatial orientations, and (ii) regulate the expression levels ofspecific extracellular matrix (ECM)-associated proteins, determining the initial conformational nature ofdense and soft connective tissues. Gingival fibroblast monolayers and3D spheroids were cultured onECMsubstrate and covered with gas-blown poly-(DL-lactide-co-glycolide)(PLGA) nanofibers (uncoated/coated with collagen and fibrin). Cell attraction and rearrangement was followed byF-actin staining and confocal microscopy. Thicknesses ofthe cell …

Mse Annual Report 2018, Department Of Materials Science And Engineering, Michigan Technological University

Department of Materials Science and Engineering Annual Reports

Table of Contents

• Faculty and Staff News
• STEM Feature
• Student News
• Senior Design Teams
• Graduate Student News
• Outreach
• Alumni News
• By the Numbers
• Michigan Tech Foundry Fund

Development In Crosslinking System For Natural Rubber And Epoxidized Natural Rubber, Nuttida Srirachya

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This research was divided into two parts. The first part was to investigate the possibility to use maleic anhydride (MA) as a crosslinking agent for epoxidized natural rubber (ENR). The second one was to investigate the possibility to prepare the thermoreversible crosslinking of natural rubber (NR) when using glycerol (Gly) or diethylene glycol (DGly) as a thermoreversible crosslinking agent. For the first part, it was found that both ENR25 and ENR50 can be crosslinked with MA. From FT-IR spectra, the emerge of two peaks at 1735 cm-1 and 1710 cm-1 indicated that the crosslinking was taken place by the ring …

Effect Of Chromium Content On Heat Treatment Behavior And Abrasive Wear Resistance Of Multi-Alloyed White Cast Iron, Jatupon Opapaiboon

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The effect of Cr content on heat treatment behavior and abrasive wear resistance of multi-alloyed white cast irons with basic composition was investigated. The cast irons with varying Cr content from 3-9% were prepared. The annealed specimens were hardened from 1323K and 1373K austenitizing and then, tempered at 673K to 873K with 50K intervals. The microstructure of each specimen consisted of primary austenite dendrite (γP) and (γ+MC) and (γ+M2C) eutectics in specimens with 3 and 5%Cr. By contrast, (γ+M7C3) eutectic appeared in specimens with 6%Cr and more. The matrix in as-cast state was mostly retained austenite but that in as-hardened …

การเตรียมคอร์เดียไรต์จากทัลก์และแอนดาลูไซต์โดยการสังเคราะห์ที่ช่วยด้วยการกระตุ้นเชิงกล, ชัชรินทร์ ไวโรจนกิจ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในงานวิจัยนี้ มุ่งเน้นศึกษาการสังเคราะห์คอร์เดียไรต์ซึ่งเป็นวัสดุที่มีความสำคัญในอุตสาหกรรมเซรามิก เนื่องจากมีสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำมาก ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันและมีความแข็งแรงที่ดี งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์ที่จะศึกษาอิทธิพลของการกระตุ้นเชิงกลที่ส่งผลต่อการเกิดเฟสคอร์เดียไรต์โดยใช้แอน-ดาลูไซต์เป็นวัตถุดิบ ขั้นตอนการทดลองประกอบด้วยการเตรียมสารผสมในอัตราส่วนของวัตถุดิบตามปริมาณสารสัมพันธ์ของคอร์เดียไรต์ ได้แก่ ทัลก์ แอนดาลูไซต์ และซิลิกา บดสารผสมด้วยหม้อบดแพลเนตทารีโดยใช้อัตราส่วนโดยน้ำหนักระหว่างลูกบดต่อสารเท่ากับ 10 ต่อ 1 ความเร็วรอบ 300 และ 500 rpm เป็นเวลา 0 15 30 60 และ 90 นาที จากนั้นทำการสังเคราะห์ที่อุณหภูมิ 1150-1350°C เวลายืนไฟ 2 ชั่วโมง จากการศึกษาพบว่า การนำการกระตุ้นเชิงกลมาร่วมใช้ในการสังเคราะห์สามารถลดอุณหภูมิการปรากฏตัวของคอร์เดียไรต์ในองค์ประกอบเฟสของผงที่สังเคราะห์ได้ ในงานวิจัยนี้เฟสคอร์เดียไรต์เริ่มปรากฏที่อุณหภูมิ 1150°C ในผงที่สังเคราะห์จากสารที่ผ่านการบดด้วยความเร็วรอบ 300 rpm เป็นเวลา 30 นาที ในขณะที่ ณ อุณหภูมิสังเคราะห์เดียวกัน ไม่พบคอร์เดียไรต์ในผงที่เตรียมจากสารที่ไม่ผ่านการบด ความเข้มพีคหลักของคอร์เดียไรต์มีแนวโน้มสูงขึ้นเมื่อเพิ่มความเร็วรอบและเวลาที่ใช้บด โดยสารที่ผ่านการบดด้วยความเร็วรอบ 500 rpm เป็นเวลา90 นาที มีความเข้มพีคสูงสุด เนื่องจากการบดส่งผลให้ความเป็นผลึกของสารผสมลดลงและเพิ่มพื้นที่ผิวจำเพาะของระบบจากสารผสมที่ไม่ผ่านการบดจาก 0.25 m2/g เป็น 6.48 m2/g เมื่อผ่านการบดด้วยความเร็วรอบ 500 rpm 90 นาที แต่อย่างไรก็ตาม พบว่าการใช้อัตราส่วนโดยน้ำหนักระหว่างลูกบดต่อสารเท่ากับ 10:1 ปรากฎเฟสเซอร์คอนจากการปนเปื้อนระหว่างกระบวนการบดในผงที่สังเคราะห์ที่อุณหภูมิ 1250°C และ 1350°C และทำให้ความเข้มพีคคอร์เดียไรต์ที่อุณหภูมิสูงลดต่ำลง นอกจากนี้ จากการตรวจสอบสมบัติผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการขึ้นรูปสารผสมที่ผ่านกระบวนการบดในสภาวะต่างๆ และเผาที่อุณหภูมิ 1350°C เป็นเวลา 2 ชั่วโมง พบว่า ความแข็งแรงดัดของชิ้นงานมีค่าสูงขึ้นเมื่อความเร็วรอบบดและเวลาบดเพิ่มขึ้น โดยมีค่าสูงสุดเท่ากับ 13.07 MPa และจากการศึกษาอิทธิพลการใช้สารตัวเติมโซเดียมบอเรตแอนไฮดรัส ในงานวิจัยนี้พบว่าการเติมสารตัวเติมไม่ส่งผลช่วยให้เฟสคอร์เดียไรต์ปรากฏขึ้นในระบบที่อุณหภูมิต่ำลง

ผลของเถ้าถ่านหินบิทูมินัสต่อสมบัติของเนื้อเซรามิกดินเผา, ญาณวุฒิ วงศ์หอม

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

เถ้าหนักและเถ้าลอยจากถ่านหินบิทูมินัสเป็นของเสียซึ่งเกิดจากกระบวนการเผาถ่านหินในโรงไฟฟ้าถ่านหินเพื่อใช้ในการผลิตกระไฟฟ้า เถ้าทั้งสองชนิดมีความเป็นไปได้ที่จะถูกนำมาใช้งานใหม่ในโรงงานเซรามิกเครื่องปั้นดินเผาเพื่อแทนที่ทรายและหินผุซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมทางด้านนี้ เนื่องจากมีองค์ประกอบทางเคมีหลัก คือ ซิลิกา อะลูมินา เหมือนกัน งานวิจัยนี้ได้ทดลองใช้เถ้าถ่านหินทั้ง 2 ชนิดแทนที่วัสดุผสมดั้งเดิมในกลุ่มผลิตภัณฑ์เซรามิกทั้ง 5 กลุ่มได้แก่ กลุ่มอุตสาหกรรมเครื่องปั้นดินเผาโอ่งมังกรจังหวัดราชบุรี กลุ่มเครื่องปั้นดินเผาจังหวัดจันทบุรี กลุ่มอิฐดินเผาก่อสร้างจังหวัดอ่างทอง กลุ่มอิฐดินเผาก่อสร้างจังหวัดชลบุรีและกลุ่มกระเบื้องเซรามิกจังหวัดสระบุรี สัดส่วนของเถ้าหนักและเถ้าลอยจะอยู่ระหว่าง 10-40 wt% ผสมร่วมกันดินแต่ละท้องถิ่นของแต่ละอุตสาหกรรม ยกเว้นกระเบื้องสระบุรีที่จะใช้ดินจากจังหวัดปราจีนบุรีแทนกับเถ้าเข้าด้วยกัน จากนั้นขึ้นรูปเป็นเม็ดกลม แท่งกลม และกระเบื้อง เผาที่อุณหภูมิ 800-1200 oC ขึ้นกับสูตรของแต่ละอุตสาหกรรม ชิ้นงานจะถูกนำมาเทียบสมบัติกับชิ้นงานสูตรอ้างอิงที่ใช้สูตรเดียวกับกลุ่มอุตสาหกรรม ผลการทดลองพบว่า ชิ้นงานที่มีการผสมเถ้าหนักและเถ้าลอยจะมีสมบัติหลายอย่าง อาทิ ค่าการดูดซึมน้ำ ความแข็งแรง และสีใกล้เคียงกับชิ้นงานอ้างอิง อย่างไรก็ตามสัดส่วนของเถ้าไม่ควรสูงกว่า 20 wt% เนื่องจากความเหนียวของเนื้อดินปั้นจะลดลงจนไม่สามารถขึ้นรูปด้วยการอัดรีดได้

การเตรียมเส้นใยแพลทินัม-ไฮดรอกซีอะพาไทต์สำหรับการใช้งานในเซลล์เชื้อเพลิงไดเรกต์เอทานอล, ฐิตาภา ตนะวรรณสมบัติ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ได้เตรียมเส้นใยนาโนแพลทินัม (Pt) เส้นใยไฮดรอกซีอะพาไทต์ (HA) และเส้นใยแพลทินัม-ไฮดรอกซีอะพาไทต์ (Pt-HA) ด้วยเทคนิคอิเล็กโทรสปินนิง สำหรับใช้งานเป็นวัสดุแอโนดในเซลล์เชื้อเพลิงไดเรกต์เอทานอล จากผลการทดลองพบว่าสภาวะที่เหมาะสมต่อการเตรียมเส้นใยสรุปได้ดังนี้ (i) เส้นใยนาโน Pt/PVP: สารละลายตั้งต้นที่ประกอบด้วย H2PtCl6·6H2O 38 mg/mL และ PVP (MW = 1.3x106 g/mol) 38 mg/mL ในตัวทำละลายผสมระหว่างน้ำและเอทานอลที่อัตราส่วนโดยปริมาตรที่ 0.25 อัตราการฉีดสาร 0.3 mL/h ความต่างศักย์ 4.5 kV และระยะห่างระหว่างปลายเข็มและวัสดุรองรับ 6 cm (ii) เส้นใย HA/PVP: สารแขวนลอยตั้งต้นที่ประกอบด้วยผง HAP 200 mg/mL และ PVP (MW = 3.6x105 g/mol) 80 mg/mL ในเอทานอล โดยใช้อัตราการฉีดสาร 3.0 mL/h ที่ความต่างศักย์ 12 kV และระยะห่างระหว่างปลายเข็มและวัสดุรองรับ 10 cm และ (iii) เส้นใย Pt-HA/PVP: สารแขวนลอยตั้งต้นที่ประกอบด้วยผง HAP 150 mg/mL และ PVP (MW = 1.3x106 g/mol) 80 mg/mL ในเอทานอล โดยใช้อัตราส่วน Pt:HA ของสารตั้งต้นที่ 1:20 โดยน้ำหนัก อัตราการฉีดสาร 1.0 mL/h ความต่างศักย์ 6 kV และระยะห่างระหว่างปลายเข็มและวัสดุรองรับ 10 cm โดยเส้นใยทั้งสามชนิดจะผ่านการเผาแคลไซน์ที่อุณหภูมิ 500°C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ผลการทดสอบเอทานอลออกซิเดชันแอกทิวิตีพบว่าเส้นใย Pt-HA และ HAP …

การเตรียมเม็ดนำส่งยาปฏิชีวนะฐานไฮดรอกซีอะพาไทต์สำหรับการรักษากระดูกติดเชื้อแบบเฉพาะจุดด้วยกระบวนการไฮโดรเทอร์มอล, นันทิวัตถ์ ผิวแก้ว

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นการเปลี่ยนเฟสเม็ดทรงกลมที่มีแคลเซียมซัลเฟตไดไฮเดรตเป็นองค์ประกอบหลักซึ่งขึ้นรูปด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 7 mm ให้เป็นไฮดรอกซีอะพาไทต์ โดยแช่ในสารละลายไดโซเดียมไฮโดรเจนฟอสเฟตความเข้มข้น 1.5 M ภายใต้กระบวนการไฮโดรเทอร์มอล จากผลการทดลองพบว่าที่อุณหภูมิ 180 °C เวลา 8 ชั่วโมง เป็นภาวะที่แคลเซียมซัลเฟตไดไฮเดรตเปลี่ยนเฟสไปเป็นไฮดรอกซีอะพาไทต์ได้อย่างสมบูรณ์และยังสามารถคงรูปทรงที่ได้จากการขึ้นรูปด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติไว้ได้โดยไม่เกิดความเสียหาย ซึ่งเวลาที่ใช้ในการสังเคราะห์ด้วยกระบวนการไฮโดรเทอร์มอลเร็วกว่าการสังเคราะห์ด้วยกระบวนการ Conventional ถึง 3 เท่าและยังพบรูพรุนที่เกิดจากการสานตัวของผลึกรูปเข็มภายในโครงสร้างจุลภาคของเม็ดชิ้นงาน เมื่อนำเม็ดชิ้นงานแช่ลงในเจนตามัยซินซัลเฟตซึ่งเป็นยาปฏิชีวนะประเภทหนึ่ง เพื่อผนึกยาเข้าไปในเม็ดชิ้นงานและนำไปทดสอบเพื่อหาปริมาณยาทั้งหมดที่ถูกผนึกและปริมาณยาที่ถูกปลดปล่อยออกมาในแต่ละวันจากเม็ดไฮดรอกซีอะพาไทต์ที่เตรียมขึ้นจากกระบวนการไฮโดรเทอร์มอลเปรียบเทียบกับเม็ดไฮดรอกซีอะพาไทต์ที่เตรียมขึ้นจากกระบวนการ Conventional โดยพบปริมาณยาเจนต้ามัยซินซัลเฟต 58.53 mg ต่อน้ำหนักเม็ดไฮดรอกซีอะพาไทต์ 1 g จากกระบวนการไฮโดรเทอร์มอลและ 78.32 mg ต่อน้ำหนักเม็ดไฮดรอกซีอะพาไทต์ 1 g จากกระบวนการ Conventional ตามลำดับและระยะเวลาที่เม็ดชิ้นงานทั้ง 2 ประเภทสามารถปลดปล่อยยาเจนตามัยซินซัลเฟตออกมาจนหมดอยู่ที่ 6 วัน

ผลของอุณหภูมิการทำละลายในกรรมวิธีทางความร้อนก่อนการเชื่อมและลวดเชื่อมเกรดอินโคเนล 625 และ 718 ต่อลักษณะของเฟสแกมมาไพร์มบริเวณรอยเชื่อมเลเซอร์ในโลหะผสมพิเศษเกรด Gtd-111, จุฑาเมตต์ จารุรัชตพันธ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยฉบับนี้มุ่งศึกษาถึงผลของการให้กรรมวิธีทางความร้อนก่อนและหลังการเชื่อมเลเซอร์ต่อโครงสร้างจุลภาคของโลหะผสมพิเศษเนื้อพื้นนิกเกิลเกรด GTD-111 โดยศึกษากรรมวิธีทางความร้อนก่อนการเชื่อมที่แตกต่างกัน 5 สภาวะประกอบด้วย 1.กระบวนการทำละลายที่ 1200 ºC เป็นเวลา 2 ชั่วโมง 2.กระบวนการบ่มแข็งโดยการทำละลายที่ 1160 ºC เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ตามด้วยการบ่มแข็งที่ 1025 ºC เป็นเวลา 16 ชั่วโมง 3.กระบวนการบ่มแข็งโดยการทำละลายที่ 1140 ºC เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ตามด้วยการบ่มแข็งที่ 1025 ºC เป็นเวลา 16 ชั่วโมง 4.กระบวนการบ่มแข็งโดยการทำละลายที่ 1120 ºC เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ตามด้วยการบ่มแข็งที่ 1025 ºC เป็นเวลา 16 ชั่วโมง และ 5.ชิ้นงานตั้งต้นที่ไม่ผ่านกรรมวิธีทางความร้อนใดๆ จากนั้นนำชิ้นงานทั้งหมดไปผ่านการเชื่อมเลเซอร์ด้วยลวดเชื่อมที่แตกต่างกัน 2 ชนิดได้แก่ ลวดเชื่อมชนิด IN-625 และ IN-718 ตามด้วยการให้กรรมวิธีทางความร้อนหลังการเชื่อมด้วยการทำละลายที่ 1200 ºC เป็นเวลา 2 ชั่วโมง และการบ่มแข็งที่ 825 ºC เป็นเวลา 24 ชั่วโมงเหมือนกันในทุกชิ้นงาน จากผลการทดลองพบว่าไม่ปรากฏรอยแตกอันเป็นผลมาจากการเชื่อมเลเซอร์ในทุกชิ้นงาน โดยการให้กรรมวิธีทางความร้อนก่อนการเชื่อมด้วยการทำละลายที่อุณหภูมิสูงส่งผลให้อนุภาคแกมมาไพร์มสามารถละลายกลับลงไปในเนื้อพื้นได้ดี ทำให้ได้ชิ้นงานที่มีโครงสร้างจุลภาคแกมมาไพร์มขนาดเล็กละเอียดกว่าชิ้นงานที่ผ่านการให้กรรมวิธีทางความร้อนด้วยการทำละลายที่อุณหภูมิต่ำ อีกทั้งยังไม่พบความแตกต่างในด้านโครงสร้างจุลภาคจากการเชื่อมชิ้นงานด้วยลวดเชื่อมทั้งสองชนิด นอกจากนี้การให้กรรมวิธีทางความร้อนหลังการเชื่อมยังส่งผลให้โครงสร้างจุลภาคในทุกชิ้นงานมีลักษณะใกล้เคียงกันคือมีอนุภาคแกมมาไพร์มขนาดเล็กสม่ำเสมอและมีความแข็งใกล้เคียงกันทุกชิ้นงาน โดยไม่ปรากฏผลที่ชัดเจนของกรรมวิธีทางความร้อนก่อนการเชื่อมในชิ้นงานหลังการให้กรรมวิธีทางความร้อนหลังการเชื่อม

ความต้านทานการเกิดออกซิเดชันของเหล็กกล้าไร้สนิมเฟร์ไรต์ที่มีโครเมียมร้อยละ 29 และนิกเกิลร้อยละ 8 โดยน้ำหนักที่อุณหภูมิ 800, 900, 1000, 1100 และ 1200 องศาเซลเซียส, ชัยยุทธ อรัญชัยยะ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์นี้ศึกษาพฤติกรรมการเกิดออกซิเดชันของเหล็กกล้าไร้สนิมเฟร์ไรต์หล่อ 29Cr-8Ni ที่อุณหภูมิ 800, 900, 1000, 1100 และ 1200 องศาเซลเซียส ในอากาศที่อัตราการไหล 40 มิลลิลิตรต่อนาที ด้วยเทคนิค Thermal Gravimetric Analysis (TGA) เวลา 35 ชั่วโมง ค่าคงที่ของอัตราการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน (k) ของเหล็กกล้าไร้สนิมเฟร์ไรต์หล่อ 29Cr-8Ni ที่อุณหภูมิ 800, 900, 1000, 1100 และ 1200 องศาเซลเซียส คือ 1.115x10-4, 1.648x10-4, 7.577x10-5, 9.968x10-5 และ 1.957x10-4 g×cm-2×s-1 ตามลำดับ มีลำดับอัตราเร็วปฏิกิริยาออกซิเดชัน (n) เป็น 0.9513, 0.3093, 0.6153, 0.5507 และ 0.4284 ซึ่งมีกลไกการเกิดออกซิเดชันแบบเชิงเส้น คิวบิก พาราโบลิก พาราโบลิก และ คิวบิก ตามลำดับ พบออกไซด์ของเหล็กกล้าไร้สนิมเฟร์ไรต์ 29Cr-8Ni หลังจากการทำออกซิเดชันประกอบด้วยออกไซด์ชนิด Cr2O3, Fe2O3, NiCr2O4 และ Cr2FeO4 พฤติกรรมการเกิดออกซิเดชันถูกนำมาเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทไนต์หล่อ 26Cr-16Ni และ AISI 309

การพัฒนาโลหะดามกระดูกต้นแขนส่วนปลายเพื่อยึดตรึงกระดูกแตกด้วยวิธีการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ, ธัณย์สิตา ธำรงปิยะธันย์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การใช้โลหะดามกระดูกเพื่อยึดตรึงกระดูกต้นแขนส่วนปลายที่แตกหักให้แก่ผู้ป่วยที่ประสบอุบัติเหตุ เป็นเป็นวิธีการรักษาหนึ่งที่ได้รับการยอมรับในทางการแพทย์ แต่ในปัจจุบันยังพบปัญหาในหลายด้าน เช่น ขนาดของโลหะดามกระดูกที่ไม่พอดีกับสรีระกระดูกของผู้ป่วย งานวิจัยนี้จึงมีจุดประสงค์เพื่อทำการพัฒนาโลหะดามกระดูกต้นแขนส่วนปลายที่ออกแบบเฉพาะบุคคลและผลิตด้วยการพิมพ์โลหะ 3 มิติ โดยได้ทำการศึกษาและทดสอบความแข็งแกร่งของโลหะดามกระดูกใน 4 รูปแบบ ด้วยวิธีทางไฟไนต์เอลิเมนต์และยืนยันผลด้วยการทดสอบทางชีวกลศาสตร์ ผลการศึกษาทางโลหวิทยาพบว่า โลหะดามกระดูกที่ผลิตด้วยวิธีการเพิ่มเนื้อวัสดุแบบเลเซอร์พลังงานสูงและกระบวนการทางความร้อน มีโครงสร้างจุลภาคเป็นเฟสอัลฟาและเฟสเบต้า ผลการทดสอบไฟไนต์เอลิเมนต์พบว่า โลหะดามกระดูกแบบคู่มีความแข็งแกร่งตามแนวแกนมากกว่าโลหะดามกระดูกแบบเดี่ยว และโลหะดามกระดูกที่มีการพัฒนาขึ้นใหม่มีความแข็งแกร่งมากกว่าโลหะดามกระดูกแบบมาตรฐานที่มีลักษณะคล้ายกับแบบเชิงการค้า เนื่องจากการออกแบบเฉพาะบุคคลที่ถูกพัฒนาขึ้นใน 3 ประเด็นคือ การมีรูสกรูเฉพาะในตำแหน่งที่จำเป็น การเพิ่มพื้นที่โอบล้อมบริเวณด้านข้าง และการใช้สกรูที่ยึดระหว่างด้าน lateral และ medial ผลการทดสอบทางชีวกลศาสตร์ให้ผลที่สอดคล้องกับผลการศึกษาทางไฟไนต์เอลิเมนต์ ทำให้ยืนยันได้ว่า โลหะดามกระดูกต้นแขนส่วนปลายแบบเฉพาะบุคคลที่พัฒนาขึ้นใหม่และใช้วิธีการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุสามารถเป็นทางเลือกในการรักษาภาวะกระดูกแตกหักให้กับผู้ป่วยได้

ประสิทธิภาพการยับยั้งการกัดกร่อนของสารโมโนเอทาโนลามีนสำหรับเหล็กกล้าในสารละลายกรดโพรไพโอนิก, ปฐมพร ลักขณาศรี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ศึกษาผลการยับยั้งการกัดกร่อนของสารโมโนเอทาโนลามีนสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน A283 ในสารละลายกรดโพรไพโอนิก 5% โดยปริมาตร ที่อุณหภูมิจุดเดือด ในสภาวะจุ่มอยู่ในสารละลายทั้งชิ้น จุ่มอยู่ในสารละลายและไอสารละลายอย่างละครึ่งหนึ่ง และในสภาวะไอสารละลาย ที่ความเข้มข้นของสารละลายโมโนเอทาโนลามีน 30-90% โดยน้ำหนัก และทดสอบในสารละลายกรดโพรไพโอนิกที่มีสารยับยั้งการกัดกร่อน B (มีส่วนผสมของโมโนเอทาโนลามีน 30-60% โดยน้ำหนัก) และในสารละลายกรดโพรไพโอนิกที่มีสารยับยั้งการกัดกร่อน A (มีส่วนผสมของโมโนเอทาโนลามีน 60-100% โดยน้ำหนัก) ในอัตราส่วน 100:1 และ 100:5 โดยปริมาตร การวัดอัตราการกัดกร่อนของเหล็กกล้าทำโดยการชั่งน้ำหนักเพื่อคำนวณอัตราการกัดกร่อน ศึกษาโครงสร้างจุลภาคของเหล็กกล้าที่ถูกการกัดกร่อนด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (SEM) และวิเคราะห์ออกไซด์ของเหล็กกล้าที่ถูกการกัดกร่อนด้วย X-ray diffraction (XRD) พบว่าอัตราการกัดกร่อนของเหล็กกล้าคาร์บอน A283 ในสภาวะจุ่มอยู่ในสารละลายทั้งชิ้นมีอัตราการกัดกร่อนมากที่สุด รองลงมา คือ สภาวะจุ่มอยู่ในสารละลายและไอสารละลายอย่างละครึ่งหนึ่ง และในสภาวะไอสารละลายมีอัตราการกัดกร่อนน้อยที่สุด สาเหตุที่ทำให้เกิดการกัดกร่อนรุนแรงเกิดจาก Fe3C อยู่บนพื้นผิวชิ้นงาน และบริเวณเฟร์ไรต์ถูกกัดกร่อนมากกว่าบริเวณเพอร์ไลต์ เมื่อเติมสารละลายโมโนเอทาโนลามีนลงไปพบว่าอัตราการกัดกร่อนทั้ง 3 สภาวะมีค่าลดลง เนื่องจากมีชั้นออกไซด์ของ FeO(OH), Fe3O4 และ Fe2O3 อยู่บนพื้นผิวชิ้นงาน แสดงว่าสารโมโนเอทาโนลามีนสามารถยับยั้งการกัดกร่อนของเหล็กกล้าคาร์บอน A283 ในสารละลายกรดโพรไพโอนิก