Engineering Science and Materials Commons^™

การพัฒนาระบบเปลี่ยนผ่านระหว่างยานยนต์ขับขี่อัตโนมัติและระบบควบคุมระยะไกลผ่านเครือข่าย 5g, กฤษฎิ์ ต.ศิริวัฒนา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ปัจจุบันยานยนต์อัตโนมัติกำลังได้รับความนิยม มีการแข่งขันสูงจากผู้ผลิตทั้งภาครัฐและเอกชนในการพัฒนาขีดความสามารถหรือระดับขั้นของความเป็นอัตโนมัติที่สูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยระดับสูงสุด (ระดับ 5) เป็นระดับที่ไม่ต้องการการควบคุมใด ๆ จากผู้ขับขี่เลย ส่วนระดับที่ต่ำลงมายังคงต้องถูกควบคุมโดยผู้ขับขี่บางสถานการณ์ที่ระบบเกิดความผิดปกติ หรือพ้นช่วงสภาพแวดล้อมที่ระบบจำกัด งานวิจัยนี้พัฒนาต้นแบบยานยนต์อัตโนมัติที่สามารถควบคุมจากระยะไกลได้ ส่วนของยานยนต์ต้นแบบ ชุดควบคุมในระดับต่ำและระดับสูง โมดูลสั่งงานจากระยะไกล และสถานีควบคุม ถูกออกแบบและพัฒนาภายใต้วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้ด้วย รวมถึงระบบเปลี่ยนผ่านการควบคุมซึ่งถูกออกแบบเพื่อให้ยานยนต์ต้นแบบนี้สามารถสลับระบบควบคุมได้ทุกช่วง หากเกิดความผิดปกติขึ้นระหว่างการใช้งาน เช่น มีความหน่วงเวลาสูงเกิดขึ้น หรือมีวัตถุกีดขวางเส้นทางบริเวณด้านหน้า ระบบเฝ้าระวังความผิดปกติจะตัดการทำงานเข้าสู่โหมดฉุกเฉินทันทีที่ระบบตรวจพบสถานการณ์ดังกล่าว พร้อมกับแจ้งเตือนสถานการณ์ที่เกิดขึ้นไปยังผู้ควบคุม ณ สถานี ให้ทำการสลับระบบควบคุมไปยังระบบอื่นเพื่อแก้ไขสถานการณ์ ผลการทดสอบการใช้งานระบบอัตโนมัติและระบบควบคุมระยะไกลทั้ง 4 ช่วง รอบจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย พบว่าระบบสามารถใช้งานได้ดี ส่วนเบี่ยงเบนเชิงเส้นเฉลี่ยระหว่างเส้นทางอ้างอิงและเส้นทางที่ถูกบันทึกขณะทดสอบระบบควบคุมไกลทั้งสองช่วงมีค่า 0.25 และ 0.19 เมตร ค่าสูงสุดอยู่ที่ 0.41 และ 0.58 เมตร ส่วนเบี่ยงเบนเชิงเส้นเฉลี่ยขณะใช้งานระบบอัตโนมัติทั้งสองช่วงมีค่า 0.25 และ 0.33 เมตร ค่าสูงสุดอยู่ที่ 0.55 และ 0.83 เมตร ค่าความหน่วงเวลาเฉลี่ยและสูงสุดขณะทดสอบอยู่ที่ 109.7 และ 316.6 มิลลิวินาที ตามลำดับ ผู้ควบคุมไม่รู้สึกถึงความยากในการควบคุมหรือการเปลี่ยนโหมดระบบควบคุม จากการสังเกตภาพวิดีโอบนหน้าจอมอนิเตอร์ขณะมีความหน่วงเวลาสูงสุดดังกล่าวพบว่ามีอาการกระตุกบ้างเล็กน้อย ระบบเฝ้าระวังความผิดปกติสามารถตรวจพบปัญหาขณะใช้งานทั้ง 4 จุด ที่ทำการออกแบบไว้ และสามารถหยุดรถเพื่อเข้าสู่โหมดฉุกเฉินได้ การศึกษาระยะเบรกฉับพลันจากการที่ผู้ขับขี่ทำการเบรกปกติบนรถทดสอบ และผลกระทบของความหน่วงเวลาต่อระยะเบรกหากผู้ควบคุมกดปุ่มหยุดรถฉุกเฉินจากระยะไกลขณะมีอัตราเร็ว 3 เมตรต่อวินาที (อัตราเร็วสูงสุดที่ใช้ในการทดสอบ) พบว่าการมีความหน่วงเวลาเฉลี่ยและสูงสุดดังกล่าวเกิดขึ้น ส่งผลให้ระยะเบรกเพิ่มขึ้นจากระยะเบรกปกติของรถ 1.42 เมตร เพิ่มขึ้นเป็น 1.75 และ 2.37 เมตรตามลำดับ หากมีอุปสรรคกีดขวางหน้ารถอย่างกะทันหันภายในระยะดังกล่าว รถทดสอบจะไม่สามารถเบรกได้ทัน ผู้ควบคุมมีความจำเป็นต้องเข้าควบคุมระบบบังคับเลี้ยวจากระยะไกลเพื่อหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางที่เกิดขึ้นด้วย กรณีมีความหน่วงเวลาเกิดขึ้นมากกว่า 500 มิลลิวินาทีขึ้นไป ณ อัตราเร็วสูงสุดขณะทดสอบ รถทดสอบอาจชนกับอุปสรรคที่กีดขวางกะทันหันในช่วงระยะเบรกปกติของรถก่อนที่ผู้ควบคุมจะเห็นภาพอุปสรรคดังกล่าวจากภาพหน้าจอมอนิเตอร์

การศึกษาตัวจำแนกประเภทการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อทำนายโรคหลอดเลือดสมอง, ฐิติพร อ้ายดี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

โรคหลอดเลือดสมองเป็นโรคที่มีอัตราการเสียชีวิตสูงและยังเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการพิการ การทำวิทยานิพนธ์นี้มีจุดประสงค์ศึกษาตัวจำแนกประเภทในการเรียนรู้ของเครื่องที่มีประสิทธิภาพกับการทำนายโรคหลอดเลือดสมอง โดยใช้ตัวจำแนกประเภทกับข้อมูลที่ได้จากบันทึกของศูนย์โรคหลอดเลือดสมองแบบครบวงจรโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ พิจารณากับปัจจัยเฉพาะและทำการทดลองเพื่อความแม่นยำในการทำนายผล การศึกษาตัวจำแนกประเภทมีทั้ง K-Nearest Neighbors, Support Vector Machine, Random Forest และ Adaboost ปรับจูนพารามิเตอร์ที่เหมาะสมกับข้อมูลทางการแพทย์ที่มีอยู่ ตัวจำแนกประเภทแบบ Random Forest ให้ผลลัพธ์ค่าเฉลี่ยความแม่นยำ 78% ในข้อมูลโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ รวมถึงวิเคราะห์ปัจจัยเสี่ยงที่ทำให้เกิดโรคหลอดเลือดสมองด้วยวิธีการเรียนรู้ของเครื่องจากข้อมูลชุดที่ทำการศึกษา โดยใช้ TreeExplainer ประมาณค่าของ shapley value เพื่อแสดงผลความสำคัญของปัจจัยเฉพาะ ทั้งนี้เพื่อต่อยอดแนวทางในการปรับใช้ข้อมูลที่จะเก็บเพิ่มขึ้นได้ในอนาคต

หุ่นยนต์สวมใส่แบบโครงร่างเพื่อฟื้นฟูการเดิน, ณัฐภัทร คิ้ววงศ์งาม

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

หุ่นยนต์กายภาพบำบัดแบบสวมใส่ที่ข้อเข่าเพื่อฟื้นฟูการเดินได้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการรักษาผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองและโรคใกล้เคียง เพื่อลดภาระการทำงานของบุคคลากรและค่าใช้จ่ายที่ผู้ป่วยต้องแบกรับ รวมถึงยังเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการรักษา แต่ด้วยหุ่นยนต์ดังกล่าวในปัจจุบัน มีขนาดใหญ่ ยากต่อการพกพาและดูแล อีกทั้งยังมีราคาสูง ดังนั้น งานวิจัยนี้จึงมีจุดประสงค์เพื่อที่จะศึกษา ออกแบบ และจัดสร้าง หุ่นยนต์กายภาพบำบัดแบบสวมใส่ที่ข้อเข่า เพื่อฟื้นฟูการเดิน อันประกอบไปด้วย กลไกการส่งกำลังแบบหนึ่งข้อต่อและระบบควบคุมหุ่นยนต์อัตโนมัติ โดยมุ่งเน้นให้หุ่นยนต์มีน้ำหนักเบา สามารถพกพาได้ง่าย และมีราคาถูก โดยในขั้นตอนการออกแบบ ได้จัดทำการวิเคราะห์รูปแบบการส่งกำลัง และศึกษาสมการจลศาสตร์ของกลไก จากนั้นทำการจัดสร้างระบบกลไกส่งกำลังพัฒนาระบบควบคุม งานวิจัยนี้ได้ศึกษาและพัฒนาระบบควบคุมแบบ Impedance control ในสองรูปแบบคือ ระบบแบบออกแรงช่วยและระบบแบบออกแรงต้าน ซึ่งจะทำให้หุ่นยนต์สามารถช่วยเหลือผู้ป่วยในการฝึกฝนการเคลื่อนที่ที่มีความหลากหลาย งานวิจัยนี้ได้ทำเสนอการทดลองทั้งหมด 4 การทดลอง อันประกอบด้วย การทดลองที่ 1 การทดลองหาสภาพการขับย้อนกลับและแรงเสียดทานในระบบส่งกำลัง โดยพบว่าหุ่นยนต์ต้องการแรงขับกลับเพียง 0.457 นิวตันเมตร ซึ่งแสดงถึงความสามารถในการขับกลับที่สูงและแรงเสียดทานในระบบที่ต่ำ การทดลองที่ 2 ศึกษาประสิทธิภาพของระบบควบคุมแบบช่วยเหลือการเคลื่อนที่ในท่านั่ง การทดลองที่ 3 ศึกษาประสิทธิภาพของระบบต้านการเคลื่อนที่ในท่านั่ง โดยในการทดลองที่ 2 และ 3 หุ่นยนต์สามารถปรับแรงช่วยและแรงต้านสูงสุดให้เหมาะสมกับแต่ละผู้ใช้งานได้ในช่วงไม่เกิน 8 นิวตันเมตร และการทดลองสุดท้าย ศึกษาประสิทธิภาพในการช่วยเหลือการเดิน โดยพบว่าหุ่นยนต์สามารถช่วยส่งกำลังได้เพียงพอที่จะพาผู้ใช้งานให้เดินไปตามเส้นทางที่บันทึกไว้ได้ และในทุกการทดลองไม่พบผลกระทบอื่นใดในการใช้งานหุ่นยนต์

การพัฒนาและการศึกษาอิงพารามิเตอร์ของแบบจำลองทางเธอร์โมไดนามิกส์และการถ่ายเทความร้อนสำหรับโรงไฟฟ้าระบบโคเจนเนเรชั่นขนาดเล็ก, ณัฐณิชา มูสิกะสังข์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

โคเจนเนเรชั่นเป็นเทคโนโลยีประสิทธิภาพสูงและประกอบด้วยกังหันก๊าซ กังหันไอน้ำ และเครื่องผลิตไอน้ำจากไอเสีย ในการศึกษาวิทยานิพนธ์ฉบับนี้เป็นการพัฒนาและศึกษาแบบจำลองโรงไฟฟ้าระบบโคเจนเนชั่นขนาดเล็กภายในประเทศไทยและใช้ระเบียบวิธีคำนวณเชิงตัวเลขด้วยโปรแกรมแมทแลป นอกจากนี้พารามิเตอร์ที่ส่งผลต่อการใช้พลังงานและประสิทธิภาพได้แก่ ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของคอมเพรสเซอร์ ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของกังหันก๊าซ อัตราส่วนความดัน อุณหภูมิอากาศทางเข้าคอมเพรสเซอร์ อัตราความร้อนเชื้อเพลิง ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของกังหันไอน้ำ และการปรับความดันวาล์วทางออกกังหันไอน้ำความดันสูง ผลลัพธ์จากการจำลองพบว่าในกรณีฐานประสิทธิภาพโคเจนเนเรชั่นมีค่าร้อยละ 56.96 ความสามารถในการใช้พลังงานปฐมภูมิในกระบวนการผลิตพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนมีค่าร้อยละ 16.72 และอัตราส่วนของค่าความร้อน 7001 กิโลจูลต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ในส่วนของการปรับพารามิเตอร์จะพบว่าการเพิ่มขึ้นประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของคอมเพรสเซอร์ ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของกังหันก๊าซ อัตราส่วนความดัน อุณหภูมิอากาศทางเข้าคอมเพรสเซอร์ อัตราความร้อนเชื้อเพลิง และประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของกังหันไอน้ำ ส่งผลให้ประสิทธิภาพระบบโคเจนเนเรชั่นและความสามารถในการใช้พลังงานปฐมภูมิในกระบวนการผลิตพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนเพิ่มขึ้น แต่อัตราส่วนของค่าความร้อนลดลง ในทางกลับกันการเพิ่มความดันวาล์วทางออกกังหันไอน้ำความดันสูงส่งผลให้ประสิทธิภาพระบบโคเจนเนเรชั่นมีค่าเกือบคงที่ ความสามารถในการใช้พลังงานปฐมภูมิในกระบวนการผลิตพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนลดลง และอัตราส่วนของค่าความร้อนเพิ่มขึ้น

การประเมินศักยภาพระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำในอ่างเก็บน้ำที่ผลิตไฟฟ้าพลังน้ำของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.), พร้อมศักดิ์ ทรัพย์ธนากร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

แนวทางการแก้ไขปัญหาวิกฤตพลังงานในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่การส่งเสริมพลังงานทางเลือก รวมถึงพลังงานแสงอาทิตย์ ตามแผนพัฒนากำลังผลิตไฟฟ้าของประเทศไทย พ.ศ. 2561-2580 ฉบับปรับปรุงครั้งที่ 1 ระบุนโยบายส่งเสริมผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียน โดยกำหนดให้มีการใช้เซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำในเขื่อนผลิตกระแสไฟฟ้าของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.)ทั้งหมด 2,725 เมกะวัตต์ วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือการศึกษาศักยภาพของระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำในอ่างเก็บน้ำที่ผลิตไฟฟ้าของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) โดยแบ่งการศึกษาเป็น 2 ส่วน ส่วนที่ 1 เป็นการศึกษาและเปรียบเทียบศักยภาพในจากการใช้ระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำเต็มพื้นที่อ่างเก็บน้ำที่ผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแต่ละแห่งในประเทศไทย อันได้แก่ เขื่อนสิรินธร เขื่อนภูมิพล เขื่อนสิริกิติ์ เขื่อนศรีนครินทร์ เขื่อนท่าทุ่งนา เขื่อนวชิราลงกรณ์ เขื่อนอุบลรัตน์ เขื่อนน้ำพุง เขื่อนห้วยกุ่ม เขื่อนจุฬาภรณ์ เขื่อนรัชชประภา และเขื่อนบางลาง โดยมีเงื่อนไขการพิจารณาคือเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำที่ติดตั้งเต็มพื้นที่ต้องไม่ส่งผลกระทบต่อการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำที่มีอยู่เดิม และพิจารณาศักยภาพ 4 หัวข้อ ได้แก่ ปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้ต่อปี ซึ่งคำนวณด้วยวิธีของ Perez 1990 ปริมาณการลดการระเหยของน้ำ ซึ่งคำนวณด้วยวิธีของ Shuttleworth 1993 ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ และปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ลดลงจากการผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำแทนการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล ผลการศึกษาพบว่า เมื่อติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำในเขื่อนศรีนครินทร์จะผลิตไฟฟ้าและลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้สูงที่สุด เมื่อติดตั้งในเขื่อนอุบลราชธานีจะลดการระเหยน้ำได้มากที่สุด และเมื่อติดตั้งในเขื่อนสิริกิติ์จะถึงจุดคุ้มทุนเร็วที่สุด ส่วนที่ 2 ที่ทำการศึกษา เป็นการศึกษาศักยภาพในการใช้ระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำร่วมกับการผลิตไฟฟ้าจากพลังน้ำของเขื่อนเพื่อผลิตไฟฟ้าคงที่ตลอดเวลา โดยการศึกษาในส่วนนี้ ใช้ข้อมูลจริงของเขื่อนศรีนครินทร์ใน พ.ศ. 2560-2564 เป็นตัวอย่างในการทำแบบจำลองเพื่อแสดงศักยภาพในการใช้ระบบผลิตไฟฟ้าผสมเพื่อให้ได้กำลังไฟฟ้ารวมคงที่สูงสุดที่เป็นไปได้ของแต่ละขนาดการติดตั้งของเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำในเขื่อนศรีนครินทร์ ผลลัพธ์ของการจำลองแสดงให้เห็นว่าระบบผสมสามารถผลิตกำลังไฟฟ้ารวมคงที่ได้ระหว่าง 137.14 ถึง 246.76 เมกะวัตต์ และมีรูปแบบการเดินเครื่องได้ 3 รูปแบบ คือ รูปแบบการเดินเครื่องผลิตไฟฟ้าพลังน้ำเพียงอย่างเดียวคงที่ตลอดเวลา สำหรับกรณีที่ไม่มีการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำ รูปแบบการเดินเครื่องผลิตไฟฟ้าผสมแบบไม่มีการสูบน้ำกลับ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมีการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำไม่เกิน 0.3391% ของพื้นที่ที่ติดตั้งได้ หรือ 170.4 เมกะวัตต์ และรูปแบบการเดินเครื่องผลิตไฟฟ้าผสมแบบมีการสูบน้ำกลับ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมีการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำระหว่าง 0.3391% ถึง 1.20% ของพื้นที่ที่ติดตั้งได้ หรือระหว่าง 170.4 ถึง 603.03 เมกะวัตต์ หากมีการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำเกินกว่านี้จะไม่สามารถผลิตไฟฟ้ารวมแบบคงที่ได้ เนื่องจากข้อจำกัดของกำลังการสูบน้ำกลับของเครื่องผลิตไฟฟ้าที่ติดตั้งที่เขื่อนศรีนครินทร์ ข้อดีของรูปแบบการเดินเครื่องที่มีการสูบน้ำกลับร่วมด้วย คือสามารถมีช่วงกำลังการผลิตไฟฟ้าที่กว้าง แต่เนื่องจากการสูบน้ำกลับมีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าน้อยกว่าการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ จะทำให้มีการสูญเสียพลังงานจากการสูบน้ำกลับไปบางส่วน แต่การลดลงนี้มีผลน้อยมากเมื่อนำมาประเมินความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์

Synthesis Of A Two-Part Geopolymer From Red Mud And Silica Fume, Arup Kumar Mandal

Journal of Metals, Materials and Minerals

In this present study, the development of a two-part geopolymer from waste red mud (RM) and silica fume (SF) by alkali activator is examined. The influence of silica fume addition, alkali concentration, curing duration are studied. The compressive strength of geopolymers has been achieved 0.8 MPa to 8 MPa with varying different compositions and synthesis parameters. The optimum RM/SF ratio is 60/40, the optimum solid/solution ratio is 1.8 gmL-1 or 2 gmL-1, and the optimum Na2SiO3/NaOH ratio is 0.5 day for 28 days curing time. The incorporation of iron in the geopolymer matrix contributes to geopolymerization. The study suggests that …

Eco-Friendly Lake Pigment From Sappanwood: Adsorption Study And Its Application As Natural Colorant For Natural Rubber Toy Balloon, Jitnapa Sirirak, Ployphat Suppharatthanya, Kedsarin Chantha, Sutinee Girdthep, Supanee Chayabutra

Journal of Metals, Materials and Minerals

Due to the awareness of the impact of synthetic dye on human health and the environment, natural dye and lake pigment have attracted considerable attention from researcher. Herein, pink−red lake pigment from sappanwood was prepared using adsorption approach. The effects of initial pH, pH and concentration of brazilein solution, dosage of aluminium hydroxide, and adsorption time on adsorption were also explored. Results showed that the maximum adsorption capacity of 30 mg g-1 was achieved when 0.25%w/v of aluminium hydroxide and 100 mg L-1 of brazilein solution were applied. The adsorption kinetics and adsorption isotherm fitted the pseudo second order model …

Using Shrimp Shells As Based Catalysts For Fame Production From Palm Oil Feedstock, Assadaporn Poonanan, Anupat Prukpaiboon, Paul Egwuonw Dim, Mutsee Termtanun

Journal of Metals, Materials and Minerals

In this study, waste shrimp shells from industry were used as a heterogeneous bio-based catalyst for trans-esterification reaction of fresh palm oil. CaO was prepared from shrimp shells calcination. Surface area, phase composition, and basicity of the calcined shrimp shell catalysts were studied using N2 adsorption (BET), X-ray diffraction (XRD), and CO2 temperature-programmed-desorption (CO2-TPD), respectively. The influence of shrimp shells calcination temperature and operation condition, methanol to palm oil ratio on trans-esterification reaction, were investigated. Five hours trans-esterification was carried out at 65℃ using different shrimp shell at four different calcination temperature: 700, 750, 800 and 850℃ with 9:1 methanol …

Investigation Of Deposition Parameters On The Structural Properties And Hardness Of Tialn Films Deposited Via Reactive Pulsed Dc Magnetron Sputteringinvestigation Of Deposition Parameters On Structural Properties And Hardness Of Tialn Films Deposited By Reactive Pulsed Dc Magnetron Sputtering, Jariyaporn Rukkun, Kamon Aiempanakit, Pimchanok Reakaukot, Witthawat Wongpisan, Kirati Waree, Montri Aiempanakit

Journal of Metals, Materials and Minerals

In this work, titanium aluminum nitride (TiAlN) films were deposited on a silicon substrate via reactive pulsed DC magnetron sputtering. The effect of deposition parameters such as nitrogen gas flow rate, substrate temperature, and bias voltage on the structural and mechanical properties of TiAlN films was investigated. The crystal structure, morphology, and hardness of TiAlN films were characterized via X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscope (FE-SEM, and nanoindentation. An improved crystallinity of TiAlN films was obtained by varying the substrate temperature and bias voltage. The morphology of the TiAlN film exhibited a columnar structure, and the morphology gradually …

Improving Corrosion Resistance Of 3d Printed Ti-6al-4v By Tin Coating, Surada Nisaimun, Phitsanu Poolcharuansin, Patama Visuttipitukul, Pitichon Klomjit

Journal of Metals, Materials and Minerals

TiN thin films were deposited on biomaterial 3D printed Ti-6Al-4V substrates using two methods including direct current magnetron sputtering (DCMS) and high-power impulse magnetron sputtering (HiPIMS). The coating times were compared between 5 min and 25 min. HiPIMS was developed based on DCMS by increasing degree of ionization in plasma and power densities in the order of kWcm-2 compared to Wcm-2 of DCMS. The film characteristics and mechanical properties were investigated by glancing incident x-ray diffractometer (GIXRD), field emission scanning electron microscope (FE-SEM), and atomic force microscope (AFM). Electrochemical behavior was analyzed by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in 1 M …

Characteristic Of Fluorescence Spectroscopy Response Of Tetrakis (4-Sulfonatophenyl) Porphyrin Doped Polyaniline Toward Fe3+ Ion, Chatr Panithipongwut Kowalsk, Meatawadee Buntee, Prasit Pattananuwat

Journal of Metals, Materials and Minerals

Here, we report a selective colorimetric chemosensor toward Fe3+ ion detection by the combination of sensitizer and hole transport consisting of polyaniline and tetrakis (4-sulfonatophenyl) porphyrin. Interestingly, the presence of tetrakis (4-sulfonatophenyl) porphyrin moiety on polyaniline can enhance the optical limiting properties of polyaniline, allowing the fluorophore signal for chemical sensor. The performance sensing behaviors toward metal ion are observed by the ultraviolet-Visible and fluorescence properties. The sensing of polyaniline-tetrakis (4-sulfonatophenyl) porphyrin toward Fe3+ ion exhibits a linear response in the concentration range of 0.01 M to 1.0 × 10-4 M over the other transition metals (Cu2+, Ni2+, Zn2+, Pb2+, …

The Study On Un-Doped/Boron Doped/Un-Doped Triple Seg In Vertical Nand Flash Memory, Woong Lee, Chaeho Kim, Joonsuk Lee, Sehun Park, Yonghan Roh

Journal of Metals, Materials and Minerals

Selective epitaxial growth (SEG) plays a critical role in vertical NAND flash memory because it serves as a ground select line (GSL) transistor, which is used to control the cell current in the vertical channel. In this study, different channel hole sizes between the adjacent hole and away hole from the common source line (CSL) were detected after vertical channel etch (VCE). This discrepancy severely impacts the boron concentration of SEG applied through ex-situ boron implantation, and results in large GSL Vth variations. Novel in-situ boron-doping of triple-layered un-doped/boron doped/un-doped SEG was developed to solve the high variation of the …

Microwave-Assisted Ecofriendly Silver Nanoparticle Synthesis By Varieties Of Chrysanthemum Morifolium Ramat: Assessing Their Antioxidant, Photocatalytic And Antibacterial Activities, Mathivathani Kandiah, Laknee Nawamali De Silva

Journal of Metals, Materials and Minerals

Based on recent developments in the field of Nanobiotechnology, this study is aimed at the assessment of antioxidant, photocatalytic and antibacterial activities of silver nanoparticles (AgNPs) synthesized using Chrysanthemum morifolium Ramat varieties (brown, yellow, purple, pink, salmon pink and white), where five varieties produced AgNPs except white. Antioxidant assays such as total flavonoid content, total phenolic content and total antioxidant capacity and free radical scavenging assays such as ferric reducing antioxidant power and DPPH radical scavenging assays were performed. Photocatalytic activity was assessed by the degradation of the model dye methylene blue. Anti-bacterial activity was determined on Staphylococcus aureus and …

Improvement Of The Superconducting Properties Of Carbon Addition On Bi1.6pb0.4sr2 Ca2cu3o10+Δ Prepared Through The Two-Step Sintering Process, Dini Rizqi Dwikunti Siregar, Sigit Dwi Yudanto, Septian Adi Chandra, Eka Feby Ronauli Lubis, Syahrul Humaidi, Nono Darsono

Journal of Metals, Materials and Minerals

The effects of the addition of carbon nanoparticles and nanotubes on the Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2Cu3O10+δ (BPSCCO) have been reported. BPSCCO samples were synthesized using the sol-gel method. BPSCCO with nominal composition was sintered at 840°C for 30 h, then grounded and added an amount of carbon. Pure and carbon added BPSCCO were sintered at 840°C for 30 hours. Resistivity measurements were carried out to determine the superconducting properties of the samples. We found that the addition of carbon nanoparticles and nanotubes increased the critical zero temperature (Tc-zero) of BPSCCO from 94.67 K to 97.8 K and 102.03 K for the pure BPSCCO, …

Stress Softening Characteristics Of Thin Monoholar Rubber Flat Slab, Kulyuth Boonseng, Chatchai Waiyapattanakorn, Prayoon Surin

Journal of Metals, Materials and Minerals

Thin monoholar rubber flat slab gives rise to unconventional mechanical properties under tension loading not found in thin solid rubber flat slab. However there has been no proper report on its stress softening characteristics. Stress softening is an important phenomenon occurring in all elastomeric materials under cyclic tension loading. Parameters pertinent to stress softening investigated in this research are stress-strain characteristics, permanent set strain and hysteresis loss energy of the thin monoholar rubber flat slab in comparison with the thin solid rubber fat slab when undergoing 7 cycles of stretching. Noticeable differences of stress-strain hysteresis loops diminution of the thin …

Photoelectrochemical Cathodic Protection Of Amorphous Zinc Oxide Coating On Hot Rolled Steel Ss400 In A 3 Wt% Nacl Solution And A Na2s-Naoh Solution, Phatchara Wipataphan, Worapot Sripianem, Naw Blessing Oo, Thanate Na Wichean, Boossayamas Dachbumroong, Oratai Jongprateep, Gasidit Panomsuwan, Naray Pewnim, Ratchatee Techapiesancharoenkij

Journal of Metals, Materials and Minerals

The photoelectrochemical cathodic protection of amorphous ZnO thin-film coating on hot rolled steel SS400, in the 3 wt% NaCl environment, was investigated. The ZnO thin film was coated on a SS400 substrate at 200℃ using the spray pyrolysis technique. The x-ray diffractometry analysis confirmed the amorphous ZnO coatings. Two different types of the electrochemical cells were used: a single-cell and a double-cell system. Two different types of the photoelectrolytic solutions were compared: (i) 0.1 M Na2S + 0.2 M NaOH and (ii) 3 wt% NaCl solution. The ZnO-coated SS400 samples were subjected to potentiostatic polarization testing under dark and UV …

Influence Of Graphite Feedstock On The Characteristics Of Silver-Decorated Graphene Oxide And Antimicrobial Property, Ebrahim Mahmoudi, Wei Lun Ang, Gasidit Panomsuwan, Oratai Jongprateep, Abdul Wahab Mohammad, Law Yong Ng, Muneer M. Ba-Abbad

Journal of Metals, Materials and Minerals

Graphite from different sources has significant influence on the properties of graphene oxide (GO) and reactivity of GO towards further modification with other nanoparticles. However, such effect has not yet been properly explored. This study aims to investigate the characteristics and antimicrobial property of GO decorated with silver nanoparticles (known as Ag-GO composite) where the GO is synthesized via modified Hummer’s method from various graphite feedstock, namely natural graphite flake (NGF), natural graphite powder (NGP), and synthetic graphite powder (SGP). The Ag-GO nanocomposite was then synthesized using chemical reduction methods. Antimicrobial properties of the Ag-GO were tested using the standard …

Preparation Of A Mixed Al/Sc Nano-Oxide Derived From The Bauxite Residue (Red Mud) Via The Sulfuric Acid Roasting–Leaching–Precipitation Process, Razieh Habibpour, Eslam Kashi, Mehdi Janfada

Journal of Metals, Materials and Minerals

In this study, three methods were used and compared for the selectable extraction of aluminum/ scandium with the least amount of iron in red mud (RM) samples from the Iran alumina plant in Jajarm as follows: 1) RM direct acid leaching with H2SO4, 2) RM washing with hydrochloric acid and oxalic acid before leaching with H2SO4, and 3) RM sulfuric acid roasting-leaching-precipitation.  The aim was to extract the highest amount of scandium while preventing the leaching of other metals, especially iron. Due to any discriminative features, the selective separation of Al/Sc with …

Interface Characterization In Tungsten Fiber/Zr-Based Bulk Metallic Glass Matrix Composite, Mohammad Ammar Mofid, Mostafa Jafarzadegan

Journal of Metals, Materials and Minerals

In this research, Zr55Cu30Al10Ni5 bulk metallic glass (BMG) alloy is used as the base material to form tungsten fiber reinforced BMG composites. The composites are synthetized using melt infiltration casting method and their microstructure and compressive properties are investigated. Two different infiltration times of 10 min and 15 min are used to produce the composites. The microstructural evaluation of the interface between tungsten fiber and BMG matrix reveals that a narrow reaction band emerges between the tungsten wires and BMG alloy. Some portions of this layer are broken into the fine Zr/W-rich particles …

Timber Bridge Pile Splicing With Fiber Reinforced Polymer Wraps, Drew L. Damich

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Timber pile repair using splicing is widely used but little research has been done to determine their strength capacity after repair using this method. Current timber pile splicing mechanisms utilize various steel or wooden components. Fiber Reinforced Polymer (FRP) wraps can be utilized as replacement to conventional materials in splicing of timber piles. This study evaluated the strength capacities of traditional splicing mechanisms in relation to FRP wrap splice mechanisms. Traditional splicing mechanisms consisted of flat steel plate, C-channel steel plate, and wooden plate splices. The FRP wrap splice consisted of unidirectional glass/epoxy composite with three layers of fabric as …

Editorial: Hexagonal Close-Packed Metals And Alloys: Processing, Microstructure And Properties, Liang-Yu Chen, Linjiang Chai, Lai-Chang Zhang

Research outputs 2014 to 2021

In comparison with face-centered cubic (FCC) and body-centered cubic (BCC) metals and alloys, hexagonal close-packed (HCP) metals and alloys show distinct characteristics, such as atomic site occupation, anisotropic microstructure, and fewer slip systems, owing to their HCP lattice structure. Therefore, HCP metals and alloys have distinguished processing, microstructure, and properties. Several types of HCP metals and alloys, involving titanium, zirconium, magnesium, and so on, are extensively used in a variety of industrial and military sectors. Up to date, an increased requirement is still needed to improve the understanding of the relationships among processing, microstructures, and the resultant properties of HCP …

Static And Dynamic Analysis Of Composite Plates Using The Monna Finite Element, Mohamed Emadeldin Omar Abdelhadi

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Composite materials are replacing metals in many fields due to their favorable qualities such as strength-to-weight ratio, fatigue characteristics, and corrosion resistance. An efficient, versatile, and accurate composite plate element applicable to the dynamic analysis of composite plates would help the advancement of composites tremendously.

The objective of this research is to analyze composite plates using the classical laminated plate theory (CLPT), first-order deformation theory (FSDT), and higher-order deformation theory (HSDT) with the applicable finite element modeling (FEM) for each theory. This thesis investigates which theory is more efficient and accurate and evaluates the benefits of using an h-p-version …

Valorization Of Xylan In Agroforestry Waste Streams, Harrison Appiah

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Valorization of Xylan in Agroforestry Waste Streams.

Harrison Appiah

Microwave-assisted deep eutectic solvent and gamma-valerolactone metallic chloride catalyzed conversion of xylan to furfural were investigated using a 2x3 factorial experimental design at two levels of percent microwave power, reaction time, and catalyst concentration. The levels of each factor studied were (20%, 60% microwave power, 2, 4 minutes, and 10, 20mg) respectively. The effect of three metallic chloride catalysts (LiCl, FeCl3.6H20, CuCl2) on the conversion of xylan to furfural was also investigated. The gamma-valerolactone-ferric chloride sent system exhibited the highest mean yield of furfural (56.50%). The next highest furfural yield of …

In-Situ Process Monitoring For Metal Additive Manufacturing (Am) Through Acoustic Technique, Md Shahjahan Hossain

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

Additive Manufacturing (AM) is currently a widely used technology in different industries such as aerospace, medical, and consumer products. Previously it was mainly used for prototyping of the products, but now it is equally valuable for commercial product manufacturing. More profound understanding is still needed to track and identify defects during the AM process to ensure higher quality products with less material waste. Nondestructive testing becomes an essential form of testing for AM parts, where AE is one of the most used methods for in situ process monitoring. The Acoustic Emission (AE) approach has gained a reputation in nondestructive testing …

The Role Of Structure Evolution For Prbaco2o6-Δ In Oxygen Reduction Reaction Kinetics At Sofc Cathode, Nan Zhang

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Mixed ion and electron conductive materials especially those with perovskite-related structures have been widely used as cathode and anode of solid oxide fuel cells (SOFC). Double perovskite LnBaCo₂O_6-δ (Ln=Pr, Nd, Sm, Nd, Y) cathodes have been shown better performance than single perovskite Ln_0.5Ba_0.5CoO_3-δ in SOFC cathode studies. However, the effect of different double perovskite phases on oxygen transport properties has not been investigated. In this study, the electrochemical performance of different double perovskite materials PrBaCo₂O_6-δ (PBCO), NdBaCo₂O_6-δ (NBCO), YBaCo₂O_6-δ (YBCO), and single perovskite …

Relationship Between Pressure And Output Parameters In Belt Grinding Of Steels And Nickel Alloy, Nelli V. Syreyshchikova, Danil Y. Pimenov, Munish K. Gupta, Krzysztof Nadolny, Khaled Giasin, Muhammad Aamir, Shubham Sharma

Research outputs 2014 to 2021

Belt grinding of flat surfaces of typical parts made of steel and alloys, such as grooves, shoulders, ends, and long workpieces, is a good alternative to milling. Several factors can influence the belt grinding process of flat surfaces of metals, such as cutting speed and pressure. In this work, the importance of pressure in the belt grinding was investigated in terms of technological and experimental aspects. The grinding experiments were performed on structural alloy steel 30KhGSN2/30KhGSNA, structural carbon steel AISI 1045, corrosion-resistant and heat-resistant stainless steel AISI 321, and heat-resistant nickel alloy KHN77TYuR. The performance of the grinding belt was …

Review On Machining Of Additively Manufactured Nickel And Titanium Alloys, Navneet Khanna, Kishan Zadafiya, Tej Patel, Yusuf Kaynak, Rizwan Abdul, Rahman Rashid, Ana Vafadar

Research outputs 2014 to 2021

The machining of nickel and titanium-based superalloy components is very expensive and involves unusually high lead times compared with other engineering metals such as steels and aluminum. This has led to the development of most suitable additive manufacturing (AM) processes to fabricate these difficult-to-machine metals into near-net shape parts, thereby reducing the lead time and material waste, and significantly increasing productivity. Nonetheless, finish machining is still required on the AMed metal components to meet the dimensional and surface requirements of the application. Several research studies have investigated the machinability of AMed nickel and titanium alloy workpieces and have compared the …

Corrosion Behavior And Characteristics Of Passive Films Of Laser Powder Bed Fusion Produced Ti-6al-4v In Dynamic Hank’S Solution, Liang-Yu Chen, Hong-Yue Zhang, Chuanbo Zheng, Hong-Yu Yang, Peng Qin, Cuihua Zhao, Sheng Lu, Shun-Xing Liang, Linjiang Chai, Lai-Chang Zhang

Research outputs 2014 to 2021

The corrosion behavior of laser powder bed fusion produced (L-PBF-produced) titanium alloys involving flowing body fluid is still unclear. Therefore, this work investigates in vitro corrosion behavior and the characteristics of passive films formed on L-PBF-produced Ti–6Al–4V in both static and dynamic Hank’s solutions. Electrochemical measurements, immersion tests, X-ray photoelectron spectroscopy and scanning electron microscopy were conducted. In comparison to the L-PBF-produced Ti–6Al–4V in static Hank’s solution, the samples showed lower charge transfer resistance and higher passivation current density (anodic current density as well) in dynamic Hank’s solution. Meanwhile, a more apparent deposition of apatite and hydroxyapatite is found on …