Engineering Commons^™

Modified Reactive Sputter Deposition Of Titanium Nitride Thin Films Via Hipims With Kick-Pulse And Improvement Of The Structure-Zone Model, Andrew Miceli

UNF Graduate Theses and Dissertations

Direct current (DC) and radio frequency (RF) sputtering methods have been commonplace in industry for several decades and widely studied in literature. Hard films of nitrides, such as titanium nitride (TiN), have been deposited using reactive DC sputtering onto cutting tools and medical devices extensively as well. For these applications, the films require excellent adhesion, high density, and high hardness. High-Power Impulse Magnetron Sputtering (HIPIMS) has emerged over the last several years as a method to produce films with increased density and mechanical properties. Process-structure-property relationships for reactive HIPIMS are not yet well developed. Additionally, conventional HIPIMS suffers from relatively …

Size Distribution, Elemental Composition And Morphology Of Nanoparticles Separated From Respirable Coal Mine Dust, Shoeleh Assemi, Lei Pan, Xuming Wang, Titilayo Akinseye, Jan D. Miller

Michigan Tech Publications, Part 1

Nanoparticles, defined as particles with one dimension below 100 nm, contribute little to the total mass concentration in respirable coal mine dust (RCMD) toxicological studies, but they could have a considerable part in the adverse health effects by RCMD inhalation. It has been shown that inhaled nanoparticles can penetrate deep into the lung and could plausibly contribute to acute and chronic pulmonary diseases by triggering oxidative stress formation and inducing inflammation. RCMD nanoparticles from samples collected in an underground mine in the United States were analyzed by a particle separation technique, field-flow fractionation (FFF), for size, morphology, and elemental composition. …

Filtration Performance, Fit Test And Side Effects Of Respiratory Personal Protective Equipment Following Decontamination: Observations For User Safety And Comfort, Nathalie Turgeon, Melissa Pagé, Justin Robillard, Véronique Goulet, Ali Bahloul, Clothilde Brochot, Mohamed Nejib Saidi, Nathan Dumont-Leblond, Caroline Duchaine

Études primaires

Objective

While facing personal protective equipment (PPE) shortages during the COVID-19 pandemic, several institutions looked to PPE decontamination and reuse options. This study documents the effect of two hydrogen peroxide treatments on filtration efficiency and fit tests as well as the side effects for volunteers after the decontamination of N95 filtering facepiece respirators (FFRs). We also propose an efficient and large-scale treatment protocol that allows for the traceability of this protective equipment in hospitals during PPE shortages.

Methods

The effects of low-temperature hydrogen peroxide sterilization and hydrogen peroxide vapor (HPV) on two FFR models (filtration, decontamination level, residual emanation) were …

Mechanical Design Of A Microwave Imaging Device For Breast Cancer Detection In Mri Scanners, Grace M. Player

Dartmouth College Master’s Theses

This project seeks to develop an updated version of a microwave imaging device for use in conjunction with breast MRI, improving upon existing technology and developing novel concepts for the device. It posits three primary redesign targets for updating the previous system: resizing the system height, making the device more iteration- friendly, and improving the overall manufacturability of the device by replacing custom components with commercially available alternatives. All three of these redesign targets are met in the new design, V2.0. The height is reduced by reducing antenna travel and height, embedding some components, and shortening the tank wall, resulting …

Development Of Polymeric Sorbents As Reusable Filtration Systems For Remediation Of Pfas Contaminated Water, E. Molly Frazar

Theses and Dissertations--Chemical and Materials Engineering

Decades of use of per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) in a multitude of consumer and industry-based products have led to a devastating amount of soil and water contamination. Although these chemicals and compounds possess advantageous qualities – such as that of PFAS in the role of fire-fighting foams that have no doubt saved countless lives and homes, we must take responsibility for the anthropogenic hazards that threaten our global health. This entails being able to cost-effectively remediate problems created in the past from overuse of toxic substances that could negatively impact our future, and in this case, the future of …

Application Of Multi-Scale Computational Techniques To Complex Materials Systems, Mujan N. Seif

Theses and Dissertations--Chemical and Materials Engineering

The applications of computational materials science are ever-increasing, connecting fields far beyond traditional subfields in materials science. This dissertation demonstrates the broad scope of multi-scale computational techniques by investigating multiple unrelated complex material systems, namely scandate thermionic cathodes and the metallic foam component of micrometeoroid and orbital debris (MMOD) shielding. Sc-containing "scandate" cathodes have been widely reported to exhibit superior properties compared to previous thermionic cathodes; however, knowledge of their precise operating mechanism remains elusive. Here, quantum mechanical calculations were utilized to map the phase space of stable, highly-faceted and chemically-complex W nanoparticles, accounting for both finite temperature and chemical …

Surface Properties, Work Function, And Thermionic Electron Emission Characterization Of Materials For Next-Generation Dispenser Cathodes, Antonio Mantica

Theses and Dissertations--Chemical and Materials Engineering

A dispenser cathode’s ability to thermionically emit electrons is highly dependent on its material properties, especially those of the surface. Understanding the relationship between surface properties and electron emission, therefore, is vital to reach the next generation of the many vacuum electron devices (VEDs) that rely on the physics of electron emission. In the past century, many techniques have been developed to characterize material surfaces and quantify thermionic emission. These techniques are based on a wide range of different physical phenomena, including measuring photoemission via the photoelectric effect, measuring the electrostatic potential between metals in electrical contact, and current collection …

Solid-State Electrolytes For Long Duration Molten Sodium Batteries, Ryan C. Hill

Theses and Dissertations--Chemical and Materials Engineering

Rechargeable batteries have become a staple of modern society, driving the development and expansion of portable electronics and electric vehicles. The long lifetime and high energy density provided by batteries have made them excellent candidates for use in the emerging field of long duration, grid-scale energy storage. However, traditional battery chemistries, such as Li-ion, are not an ideal solution for grid-scale storage, due to high-cost raw materials that are often sourced from volatile markets. Sodium-based batteries are a promising alternative for long duration storage, owing to the domestic abundance of raw materials and energy densities that nearly rival that of …

Diffuse Scattering And 3d-∆Pdf Analyses: Order-Disorder Phase Transitions In (Sr1−Xcax)3rh4sn13 And Nano2, Puspa Upreti

Graduate Research Theses & Dissertations

Classification of structural phase transitions as being of the displacive or order-disorder types is usually done based on spectroscopic measurements performed above the transition. Transitions of the displacive type typically occur when soft phonon modes condense upon approaching the phase transition, whereas those of the order-disorder type are characterized by structures in which the atoms are located randomly above the phase transition at T* at the minima of a multiwell potential. In the ordered state, i.e., when T

We have performed single crystal x-ray scattering experiments and three-dimensional pair distribution functions (3D-∆PDF) analyses to understand the nature of phase transitions …

Mechanical Behavior Of Metallic Core-Shell Nanoparticles Under Compressive Loading, Phillip Tomich

Graduate Research Theses & Dissertations

Core/shell metallic nanoparticles have been shown to be a promising material type for additive manufacturing in the aerospace and automotive fields. Within additive manufacturing they will be used to accurately make an array of nanoparticles within the grains of metal matrix composites. This in turn will help to strengthen the material while remaining ductility and light weight. In this study, copper/aluminum core/shell nanoparticles are compressed under [100], [110], [111], and [112] directions to showcase their anisotropic material properties. Models of their individual counterparts were also investigated. There are no previous works showing the deformation mechanisms of copper/aluminum core/shell nanoparticles. Molecular …

Assessing A Byproduct Of The Cbd Ethanol Extraction Process For Potential As A Wood Finishing Product, Avani M. Flanagan

Masters Theses

Developments in regulations concerning the use of CBD products as therapeutic remedies have allowed the global cannabidiol (CBD) market to take off within the past five years. Despite producers of CBD oil wanting to optimize their methods and increase product yields, several waste streams still exist. During the winterization phase of the ethanol extraction process, CBD oil is cooled and filtered so the fats, waxes, and lipids from the Cannabis sativa plant can coagulate and be removed, creating a purer oil with higher potency but contributing to the 58% (crude weight) total loss that occurs throughout the process. The removed …

Strongly Correlated Electron Systems: Rare- And Alkaline-Earth Manganese- And Nickel-Based Perovskite Oxides, Elena Krivyakina

Graduate Research Theses & Dissertations

This work is an academic exploration of the capacity to manipulate the characteristics of strongly correlated electron systems, specifically transition metal perovskite oxides, through chemical substitutions and structural modifications. The high flexibility of the perovskites offers prospects for customizing materials with specific functionalities, thereby holding promise for the advancement of innovative technologies in diverse industries, ranging from electronics and energy to information storage and spintronics. My research focuses on a comprehensive overview of investigations I conducted on three specific compositions, namely alkalineand rare-earth manganese-based and nickel-based oxides, denoted as (Sr, Ba)(Mn, T i)O3−δ, (Y, T b)MnO3+δ, and (Sr, La)N iO3−δ. …

The Application Of Photoelectron Spectroscopies In Analyzing The Impact Of Interfacial Energetics On Perovskite Solar Cells, Tuo Liu

Theses and Dissertations--Chemistry

In recent years, organic-inorganic metal halide perovskites (HP) have garnered tremendous attention in photovoltaic research. This attention is attributed to their low cost and excellent optoelectronic properties, including large absorption coefficients, tunable bandgaps, long charge-carrier diffusion lengths, and low densities of deep trap states. Inverted p-i-n architecture perovskite solar cells (PSCs) are of intense interest and are generally regarded as more amenable to low-temperature solution processing. Nevertheless, the development of inverted PSCs is lagging the conventional architecture devices. Imperfect energy level alignments and charge carrier recombination, especially at the interface between perovskite and electron transport layers (ETLs), are two main …

Development Of High Kinetic Inductance Superconducting Nanowire Devices On High Permittivity Strontium Titanate Substrates, Jamie Timmons

UNF Graduate Theses and Dissertations

This thesis involves the fabrication and characterization of devices made from two different superconducting materials: yttrium barium copper oxide (YBCO), a high-TC complex oxide, and niobium nitride (NbN), a low-TC transition metal nitride. Both types of devices are fabricated on strontium titanate substrates, which provides a good lattice match to YBCO and also an extremely large permittivity at low temperature. We demonstrate that wet etching of YBCO thin films via bromine can be a viable microfrabriation technique for the material. Using approximately 35 nm thick epitaxially grown YBCO on an STO substrate, we were able to fabricate YBCO “microwires” with …

Intragranular Tungsten-Titanium Carbide Composite Ceramics Via Gas-Solid Displacement Reactions, Ryan Daniel Dempsey

Doctoral Dissertations

"Research presented herein details the synthesis and characterization of nanocomposite ceramics featuring novel heterogeneous microstructures of potential interest in a variety of electrical and structural applications. Specifically, W-TiCy composite ceramics featuring tungsten nanoprecipitates located primarily within TiCy grains have been produced via sintering of intragranular nanocomposite powders produced via reaction processing-based techniques. This dissertation details the thermodynamic basis and applied kinetics of a processing scheme for fabricating nanocomposite ceramics whose morphological heterogeneity reflects that originally developed in the powder state. The first study in this series overviews the motivation for applying metallothermic displacement reactions, conducted through gaseous intermediates, to solid …

Phosphate And Borophosphate Glasses For Optical And Biomedical Applications, Parker Tracy Freudenberger

Doctoral Dissertations

"The goal of this work was to connect the network structures of phosphate and borophosphate glasses to the compositional dependence of properties related to biomedical applications. The glasses were characterized by a variety of techniques, including phosphate ion chromatography, Raman spectroscopy, and ¹¹B and ³¹P Magic Angle Spinning Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy, which provide qualitative and quantitative information about the phosphate and borate moieties that constitute the network structures. The systematic addition of borate to a phosphate glass initially creates tetrahedral borate sites that replace P-O-P linkages with B-O-P linkages, and the properties of the resulting borophosphate glasses …

Boosting Snr Of Cascaded Fbgs In A Sapphire Fiber Through A Rapid Heat Treatment, Farhan Mumtaz, Hanok Tekle, Bohong Zhang, Jeffrey D. Smith, Ronald J. O'Malley, Rex Gerald, Jie Huang

PSMRC Faculty Research

This Letter reports the performance of femtosecond (fs) laser-written distributed fiber Bragg gratings (FBGs) under high-temperature conditions up to 1600°C and explores the impact of rapid heat treatment on signal-to-noise ratio (SNR) enhancement. FBGs are essential for reliable optical sensing in extreme temperature environments. Comprehensive tests demonstrate the remarkable performance and resilience of FBGs at temperatures up to 1600°C, confirming their suitability for deployment in such conditions. The study also reveals significant fringe visibility improvements of up to ∼10 dB on a 1-m-long sapphire optical fiber through rapid heat treatment, representing a first-time achievement to the best of our knowledge. …

Mechanical And Morphological Characterization Of Energy Materials By Nanoindentation And Scanning Probe Microscopy, Jacob Hempel

Theses and Dissertations--Physics and Astronomy

The demand for robust materials in energy-based applications such as solid electrolytes for batteries, piezoelectric composites for mechanical energy harvesting, or new polymer materials for polymer binders in composite electrodes is on the rise. Mechanical degradation is the most common way for devices to fail in operation, thus a thorough understanding of a material’s mechanical properties is essential for application purposes.

In this dissertation, the mechanical characterization of novel boron cluster solid electrolytes is presented. Therein, we determine the elastic modulus and hardness of these compounds using instrumented indentation. A comparison is made against other solid electrolytes. It is found …

อิทธิพลของการเติมแมงกานีสต่อสมบัติทางไฟฟ้าและแม่เหล็กของเพอรอฟสไกต์ออกไซด์เอนโทรปีสูง, พีระพัศ เมลืองศิลป์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาผลของการเจือแมงกานีสเข้าไปในตำแหน่งบีของเซรามิกเพอรอฟสไกต์เอนโทรปีสูง (Na0.2Bi0.2Ba0.2Sr0.2Ca0.2)Ti1-xMnxO3 (NBBSCT) ต่อสมบัติทางด้านไฟฟ้าและแม่เหล็ก โดยเจือแมงกานีสที่ความเข้นข้น x เท่ากับ 0, 0.05, 0.10, 0.15 และ 0.20 การเตรียมผงเซรามิกนั้นเตรียมด้วยวิธีปฎิกิริยาสถานะของแข็งซึ่งเผาแคลไซน์ที่อุณหภูมิ 975 องศาเซลเซียส เป็นระยะเวลา 1 ชั่วโมงด้วยอัตราการให้ความร้อน 5 องศาเซลเซียสต่อนาที และทำการเผาผนึกภายในถ้วยอะลูมินาที่อุณหภูมิ 1275 องศาเซลเซียส เป็นระยะเวลา 2 ชั่วโมงด้วยอัตราการให้ความร้อน 2 องศาเซลเซียสต่อนาที โครงสร้างผลึกและเฟสของ NBBSCT เซรามิกหลังจากเผาผนึกแล้วพบว่าทุกปริมาณการเจือพบโครงสร้างผลึกรูปแบบคิวบิกของเพอรอฟสไกต์และไม่พบเฟสทุติยภูมิ ขนาดเกรนเฉลี่ยลดลงเมื่อปริมาณการเจือแมงกานีสสูงขึ้น โดยขนาดเกรนเฉลี่ยอยู่ในช่วง 8.07 ถึง 11.08 ไมโครเมตร ความหนาแน่นเฉลี่ยเท่ากับ 5.13 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร เมื่อวิเคราะห์สมบัติทางไฟฟ้าพบว่าเซรามิก NBBSCT ที่ไม่ได้เจือแมงกานีสแสดงพฤติกรรมเป็นแบบรีแลกเซอร์เฟอโรอิเล็กทริก แต่เมื่อเจือแมงกานีสพบการสูญเสียพฤติกรรมแบบรีแลกเซอร์เฟอโรอิเล็กทริก อีกทั้งเมื่อปริมาณการเจือแมงกานีสสูงขึ้นค่าการสูญเสียไดอิเล็กทริกมีค่าสูงเพิ่มขึ้นตาม ประสิทธิภาพของการกักเก็บพลังงานของเซรามิก NBBSCT มีประสิทธิภาพลดลงเมื่อเพิ่มปริมาณการเจือแมงกานีสสูงมากขึ้น การศึกษาสมบัติแม่เหล็กพบว่าการเจือแมงกานีสเข้าไปในโครงสร้างทำให้เซรามิกแสดงพฤติกรรมแม่เหล็กแบบพาราแมกเนติก และเมื่อเพิ่มปริมาณการเจือแมงกานีสที่สูงมากขึ้นส่งผลให้ค่าแม่เหล็กอิ่มตัวมีค่าสูงเพิ่มขึ้นตาม

การศึกษาการดูดซับไอออนเงินและทองแดงด้วยผงจากใบว่านหางจระเข้, พิชญา อัครานุรักษ์กุล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ด้วยสมบัติทางกายภาพของใบว่านหางจระเข้ ที่มีลักษณะเป็นรูพรุน ใบว่านหางจระเข้จึงมีความโดดเด่นและมีโอกาสพัฒนาขึ้นเป็นผงดูดซับสำหรับใช้ในกระบวนการกำจัดโลหะประเภทต่างๆ ในงานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาเกี่ยวกับการกำจัดไอออนเงินและไอออนทองแดงโดยใช้ผงจากใบว่านหางจระเข้ สายพันธ์บาร์บาเดนซิส (Barbadensis) เป็นตัวดูดซับ โดยมีการเตรียมผงด้วยกระบวนการอบให้ใบว่านหางจระเข้แห้งจากนั้นนำไปบดด้วยเครื่องบดละเอียด ตัวแปรการศึกษาประสิทธิภาพการดูดซับประกอบด้วย ปริมาณของตัวดูดซับ (0.2-1.0 กรัม) ค่าความเข้มข้นเริ่มต้นของสารละลายไอออนทองแดงและสารละลายไอออนเงิน (15-50 มิลลิกรัมต่อลิตร) ค่า pH (2-7) รวมทั้งศึกษาไอโซเทอมและแบบจำลองจลนพลศาสตร์ของการดูดซับเพื่อความเข้าใจในกลไกของการดูดซับของผงใบว่านหางจระเข้ ภาพถ่ายจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแสดงให้เห็นว่าผงว่านหางจระเข้มีลักษณะเป็นรูพรุนระดับไมโครเมตร ผลการทดสอบการดูดซับโลหะ ได้แสดงให้เห็นว่าผงของใบว่านหางจระเข้ที่เตรียมขึ้น มีประสิทธิภาพในการดูดซับเงินในสารละลายไอออนเงินสูง เงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุดในการดูดซับสารละลายไอออนเงินที่ความเข้มข้นเริ่มต้น 20 มิลลิกรัมต่อลิตร คือปริมาณตัวดูดซับ 0.2 กรัม ค่า pH 7 ซึ่งมีประสิทธิภาพการดูดซับถึงร้อยละ 95.6 ส่วนผลการทดสอบการดูดซับโลหะทองแดงความเข้มข้นเริ่มต้น 20 มิลลิกรัมต่อลิตร ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดใช้ปริมาณตัวดูดซับ 1.0 กรัม ค่า pH 5 ซึ่งมีประสิทธิภาพการดูดซับร้อยละ 65.7 จลนพลศาสตร์ของการดูดซับทั้งในไอออนโลหะทองแดงและไอออนโลหะเงินอธิบายได้ด้วยสมการ pseudo second-order และลักษณะของการดูดซับที่เกิดขึ้นอยู่บนไอโซเทอมแบบแลงเมียร์ งานวิจัยนี้สามารถสรุปได้ว่า ผงจากใบว่านหางจระเข้มีโอกาสในการต่อยอดการพัฒนาเพื่อนำไปใช้ในการดูดซับโลหะจากสารละลายต่างๆ อาทิ ดูดซับโลหะในน้ำยาล้างบริเวณบ่อชุบเพื่อลดความเข้มข้นของโลหะก่อนปล่อยทิ้ง เป็นต้น

การพัฒนาแบตเตอรี่สังกะสีไอออนแบบเซลล์กระเป๋าโดยใช้ Δ-Mno2 ที่สังเคราะห์จากแบตเตอรี่แอลคาไลน์ที่ใช้งานแล้วเป็นวัสดุขั้วแคโทด, บุษยมาส กันทะวงศ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ต้องการศึกษาการกู้คืนแมงกานีสจากแบตเตอรี่แอลคาไลน์เพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ในรูปของแมงกานีสไดออกไซด์ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของขั้วแคโทดในแบตเตอรี่สังกะสีไอออนแบบอัดประจุซ้ำได้ โดยขั้นตอนแรกคือการชะละลายผงขั้วแบตเตอรี่แอลคาไลน์ที่ผ่านใช้งานแล้วด้วยกรดซัลฟิวริกและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นตัวรีดิวซ์ที่ใช้ในการเพิ่มประสิทธิภาพการชะละลาย จากนั้นจึงนำสารละลายที่ได้จากการชะละลายด้วยกรดดังกล่าวมาสังเคราะห์แมงกานีสไดออกไซด์เฟสเดลตา (δ-MnO2) โดยใช้กระบวนการไฮโดรเทอร์มัล และขั้นตอนสุดท้ายงานวิจัยนี้ได้ทำการเตรียมแบตเตอรี่สังกะสีไอออนแบบเซลล์มาตรฐาน CR2025 และเซลล์แบบกระเป๋าที่ใช้แมงกานีสไดออกไซด์เฟสเดลตาเป็นขั้วแคโทด โดยเปรียบเทียบประสิทธิภาพเมื่อใช้แผ่นรองแคโทด 2 ชนิดได้แก่ แผ่นสเตนเลสสตีล และกราไฟต์ฟอยล์ และใช้อิเล็กโทรไลต์ 3 ชนิด ได้แก่ สารละลายซิงค์ซัลเฟตฐานน้ำ สารละลายซิงค์ซัลเฟตฐานน้ำที่เพิ่มตัวเติมชนิดพอลิเอทิลีนไกลคอล และ สารละลายซิงค์ไตรเฟลตในไดเมธิลซัลฟอกไซด์ โดยผลการทดสอบสมรรถนะของแบตเตอรี่แบบเซลล์มาตรฐาน CR2025 และเซลล์แบบกระเป๋า พบว่าการวัดค่าความจุจำเพาะไม่สามารถวัดได้เมื่อใช้แผ่นสแตนเลสสตีล แต่สามารถวัดได้เมื่อใช้แผ่นรองกราไฟต์ฟอยล์ โดยเมื่อใช้อิเล็กโทรไลต์ฐานน้ำจะมีค่าความจุจำเพาะไฟฟ้าที่สูงกว่าอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ใช่ฐานน้ำในช่วงแรก แต่ในระยะยาวกลับพบว่าอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ใช่ฐานน้ำจะมีความเสถียรและมีประสิทธิภาพสูงกว่าอิเล็กโทรไลต์ฐานน้ำ

Effect Of Fuel Type On The Characteristics And Photocatalytic Activity Of Zno Nanoparticles Synthesized Via Solution Combustion Method, Shabnam Purmahammad Abdollahi

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This study explores the impact of organic fuels (agar, glucose, and cotton) and their fuel-to-oxidizer ratios (ф) on the properties and photocatalytic performance of ZnO nanoparticles synthesized via solution combustion. XRD, SEM, BET, DRS, and PL spectroscopy were used for characterization. Photocatalytic activity was evaluated by degrading methyl orange dye under UV light. The fuel choice and fuel-to-oxidizer ratio significantly influenced the structural, morphological, textural, and optical properties of the ZnO nanoparticles, affecting their photocatalytic efficiency. ZnO prepared with a glucose fuel-to-oxidizer ratio of ф=1.5 showed the highest photodegradation efficiency of 98%, due to its high surface area (8.27 m2/g), …

ผลของการดัดแปรผงไฮดรอกซีอะพาไทต์ด้วยฟลูออไรด์และโลหะทรานซิชันต่อสมบัติทางแสง, พิมพ์พจี ปัญจรัตน์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ศึกษาผลของการดัดแปรองค์ประกอบไฮดรอกซีอะพาไทต์ด้วยฟลูออไรด์และโลหะทรานซิชันต่อสมบัติทางแสง ซึ่งไฮดรอกซีอะพาไทต์ในงานวิจัยนี้จะสังเคราะห์ด้วยวิธีการตกตะกอนโดยใช้แคลเซียมไฮดรอกไซด์และกรดฟอสฟอริกที่อุณหภูมิห้อง แล้วบ่มที่อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียส เป็นระยะเวลา 24 ชั่วโมง ผลการวิเคราะห์ พบว่าทุกตัวอย่างที่สังเคราะห์ได้เป็นเฟสไฮดรอกซีอะพาไทต์ จากการวิเคราะห์ด้วยรามานสเปกโทรสโกปีและการวิเคราะห์แลตทิซ พารามิเตอร์ แสดงให้เห็นถึงไอออนจากสารประกอบที่ใช้ดัดแปรได้แทรกเข้าไปในโครงสร้างผลึก ไฮดรอกซีอะพาไทต์ สำหรับการดัดแปรไฮดรอกซีอะพาไทต์ด้วยไอออนของโคบอลต์ โครเมียม คอปเปอร์ เหล็ก และนิกเกิล ทำให้เกิดการเปลี่ยนสีของตัวอย่างจากสีขาวเป็นสีม่วง เขียวอมฟ้า ฟ้า ส้ม และครีมตามลำดับ ในขณะที่การดัดแปรด้วยฟลูออไรด์จะไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนสี ค่าการสะท้อนในช่วงเนียร์อินฟาเรดจะมีความแตกต่างกันโดยขึ้นกับชนิดของตัวดัดแปร ไฮดรอกซีอะพาไทต์พบค่าการสะท้อนอยู่ที่ 77.04% ถ้าหากใช้โครเมียมซัลเฟต โครเมียมคลอไรด์ เหล็กซัลเฟต และเหล็กคลอไรด์จะพบค่าการสะท้อนอยู่ที่ 83.38%, 81.30%, 82.87% และ 82.58% ตามลำดับ การดัดแปรไฮดรอกซีอะพาไทต์ด้วยไอออนฟลูออไรด์พบว่ามีการเรืองแสงแค่บางตำแหน่งและเกิดการเรืองแสงที่มีลักษณะสีฟ้าอมขาวที่มีความเข้มที่น้อยมาก ทั้งนี้เมื่อศึกษาการเรืองแสงโดยลูมิเนสเซนต์สเปกโตมิเตอร์ โดยใช้ความยาวคลื่นที่ 350 นาโนเมตรเป็นตัวกระตุ้น พบว่าตัวอย่างที่สังเคราะห์ได้นั้นเกิดการเรืองแสง แต่เกิดการเรืองแสงที่มีความเข้มที่น้อยมากทำให้เป็นที่สังเกตยากเมื่อมองด้วยตาเปล่า เมื่อศึกษาค่าการสะท้อนในลักษณะของเคลือบพบว่าตัวอย่างที่สังเคราะห์ได้ในงานวิจัยนี้ช่วยเพิ่มค่าการสะท้อนในช่วงเนียร์อินฟาเรด และการทดสอบความเสถียรของตัวอย่างภายใต้ความชื้นพบว่ามีการเปลี่ยนเฉดสีเพียงเล็กน้อย และเกิดการเปลี่ยนเฉดสีอย่างมากในสภาวะกรด

การป้องกันการเกิดออกไซด์ของโลหะดีบุกผสมบิสมัท 1% โดยน้ำหนัก, ภควัต พลมณี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การเกิดฟิล์มออกไซด์ในดีบุกผสมบิสมัท 1% โดยน้ำหนักบนแผ่นขัดเงาจากปรากฎการณ์ออกซิเดชัน ทำให้ประสิทธิภาพของผงขัดบนแผ่นขัดเงาลดลง เพื่อให้ทราบถึงอัตราการเกิดออกซิเดชันในสภาวะที่ถูกจำกัดปัจจัยการเกิดฟิล์มออกไซด์คือ ออกซิเจนในรูปแบบต่าง ๆ เช่น ความชื้นในอากาศเป็นต้น จึงได้ทำการหาอัตราการเกิดออกไซด์ที่เกิดขึ้นโดยเทคนิคทางเคมีไฟฟ้า และทำการหาชนิดของฟิล์มที่เกิดขึ้นด้วยเทคนิคโฟโตอิเล็กตรอนสเปกโตสโกปี ปัจจัยที่ส่งผลในการเกิดออกซิเดชันที่ได้ศึกษาในงานวิจัยชิ้นนี้คือ เวลา และสิ่งแวดล้อมที่จำกัดออกซิเจนที่อุณหภูมิห้อง ผลของการทดสอบออกซิเดชันมีดังนี้ ในบรรยากาศปกติความชื้น 28%-35% พบการเกิดออกซิเดชันที่เป็นไปตามกฎของพาราโบลาที่มีสมาการคือ x = 8.7041t0.14 โดยที่ x คือความหนาของฟิล์มและ t คือเวลาที่ใช้ทดสอบออกซิเดชัน ในบรรยากาศแก๊สอาร์กอน, สุญญากาศ, บิวเทน และที่ห่อด้วยพลาสติก ไม่ได้ถูกจำกัดด้วยกฎพาราโบลา และมีแนวโน้มที่ฟิล์มจะมีความหนาน้อยกว่า แต่ต้องการเวลาในการทำการทดสอบมากกว่านี้เพื่อให้ได้ผลและแนวโน้มอัตราที่ชัดเจน ในการวิเคราะห์ผลจากเทคนิคโฟโตอิเล็กตรอนสเปกโตสโกปีในชิ้นงานที่ผ่านการทำออกซิเดชันในสุญญากาศและที่จัดเก็บด้วยการห่อพลาสติก พบว่าทั้งสองชิ้นงานโดยรวมแล้วมีชนิดของฟิล์มออกไซด์เป็นแบบเดียวกัน โดยจะประกอบไปด้วยไอออนของสารประกอบ SnO, SnO2, Sn(OH)2 และ Sn(OH)4 ซึ่งจากผลการทดลอง จะได้แบบจำลองของชั้นฟิล์มออกมาเป็นชั้น ๆ คือ ชั้นที่ 1 เป็นผิวนอกสุดมีออกไซด์ SnO2 และ Sn(OH)4 อยู่เป็นกลุ่มก้อนไม่สม่ำเสมอ (คลัสเตอร์) ชั้นที่ 2 เป็น SnO และ Sn(OH)2 ชั้นที่ 3 เป็น SnO2 และ Sn(OH)4

Effect Of Retarders On Geopolymerization Process Of Fly Ash-Based Geopolymer, Naritsara Toobpeng

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This study aims to investigate the effect of additives on the geopolymerization of the fly ash-based geopolymer. The ratios of sodium silicate and sodium hydroxide (S/NX and solid FA to activator (F/L) were observed by varying the S/N at 1.0-2.5 wt.% and the F/L at 0.5-3.3 wt%. Results demonstrated that the highest strength was given by the S/N and F/L at 1.0 and 2.0, respectively. These ratios were used to study the effect of fourteen additives of the setting times of geopolymer pastes. Each additive was incorporated into the pastes by two mixing methods including wet and dry-mixing. The pastes …

3d Printing Of Hydroxyapatite/Polyhydroxyalkanoate-Based Composites, Warrayut Kanabenja

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This thesis focuses on developing bio-based 3D printing feedstocks for biomedical applications, such as bone scaffolds and soft tissue. However, their utility is limited by a narrow processing window which challenges manipulating filament size. These issues result in discontinuous flow and incomplete deposition of melted PHB. In part one, PHB and PHBV were blended with PLA and PBAT to enhance their processability and printability. The polymer blends exhibited lower crystallization temperature and degree of crystallinity. Assessing their 3D printability, neat PHB and PHBV filaments experienced, poor flow during extrudate deposition, and significant warping, leading to 3D printing failures. The blends …

The High Temperature Degradation Of Ferritic Stainless Steel In Solid Carbon Atmospheres, Prakeaw Ngamsri, Suwijak Pokwitidkul, Paweena Treewiriyakitja, Penpisuth Thongyoug, Ratchapon Nilprapa, Jennarong Tungtrongpairoj

Journal of Metals, Materials and Minerals

Stainless steel is widely used for many components and parts in coal-fired thermal power plants. AISI 430 ferritic stainless steel (FSS) is one common grade to combat the degradation at high temperatures in coal combustion atmospheres containing flue gas, coal ash, and soot (impure solid carbon particles). However, the effect of the solid carbon particles on the degradation of FSS needs to be clarified. Graphite powder was used to simulate solid carbon atmospheres for investigating the degradation of AISI 430 at high temperatures of 1150℃ to 1350℃ in coal-fired boilers. After the carbothermic reduction, the mass gain of a pre-oxidized …

Recovery Of Pure Silver From Spent Silver Electroplating Solutions Via Electrochemical Process And Zinc Cementation, Tapany Patcharawit, Chatisa Kansomket, Woranittha Kritsarikun, Ketmanee Taseela, Chonthicha Paernaphan, Thiwavan Laphosin, Teerawut Tannukit, Sakhob Khumkoa

Journal of Metals, Materials and Minerals

Recycling of spent silver electroplating solutions has been investigated via electrowinning and electrorefining in comparison to zinc cementation technique in this research. Two different compositions of transparent and dark waste solutions were used having the remaining silver contents of 17.71 g⸳L-1 and 33.36 g⸳L-1 respectively. The waste solutions were used as an electrolyte in the first step of electrowinning at low current density of 0.015 A⸳cm-2. It was found that increasing electrowinning time from 4 h to 24 h increased the recovery of silver cathode for both types of waste solutions. The optimum electrowinning time was higher than 8 h, …

Effects Of Indium And Gallium Ratio On Tarnish Resistance, Corrosion And Mechanical Properties Of 950 Silver Alloy, Aumphol Yanil, Patama Visuttipitukul, Ekasit Nisaratanaporn, Charasphat Preuksarattanawut

Journal of Metals, Materials and Minerals

The effects of Indium (In) and Gallium (Ga) ratio on tarnish resistance, corrosion and mechanical properties of 950 silver alloy were studied. 950 Silver alloy with aluminium (Al), silica (Si) and germanium (Ge) were added with In and Ga at the range of 0.44 to 1.90 weight percent. The increment of secondary structure with Ge-Si rich phase in Ag-Al alloy increases hardness, but reduces ultimate tensile strength. The addition of In and Ga improves tarnish and corrosion resistance. The color differences as indicated by Delta E tolerances (DE*) of Ag-Al alloys are in the range of 8.64 to 11.40 while …

Investigating The Effect Of Temperature And Nacl Concentration On Corrosion Behavior Using Commercial Food Cans, Samar S. Hussein, Abeer A. Radhi, Wafaa K. Mahmood

Journal of Metals, Materials and Minerals

In the present work, commercial tin-plate used as storage cans for three different products (salmon fish, green peas, and corn) are used to investigate the corrosion to storage temperature and salt concentration. The corrosion process was electrochemically monitored using the potentiodynamic polarization method and the structure and concentrations of the corrosion products were investigated using X-ray diffraction (XRD). To characterize the resulting sample morphology, emission scanning electron microscopy (FESEM) was used. The results showed that the corrosion resistance of the tin-coating, was important constant and by changing the NaCl concentration and operation temperature, the corrosion resistance was lower. It is …