Materials Science and Engineering Commons^™

Development Of Functional Ionic Liquids For Separation And Recovery Of Rare Earth Elements, Mostafa Khodakarami

Doctoral Dissertations

“This research focused on the design and synthesis of task-specific ionic liquids for enhanced extraction and separation of rare earth elements (REEs). Two novel ammonium-based functional ionic liquids (FILs) with oxygen donating groups: trioctyl(2-ethoxy-2-oxoethyl)ammonium dihexyl diglycolamate, [OcGBOEt][DHDGA], and tricaprylmethylammonium dihexyl diglycolamate, [A336][DHDGA] were synthesized and tested for the recovery and separation of selected REEs from aqueous solutions. Functionalities with different denticities were incorporated into both anionic and cationic parts of ionic liquids, which are solely composed of incinerable atoms including C, H, O, and N. The structural, physical, and chemical properties of the synthesized FILs were studied using nuclear magnetic …

Near-Field Electrospinning Of A Polymer/Bioactive Glass Composite To Fabricate 3d Biomimetic Structures, Krishna C. R. Kolan, Jie Li, Sonya Roberts, Julie A. Semon, Jonghyun Park, D. E. Day, Ming-Chuan Leu

Biological Sciences Faculty Research & Creative Works

Bioactive glasses have recently gained attention in tissue engineering and three-dimensional (3D) bioprinting because of their ability to enhance angiogenesis. Some challenges for developing biological tissues with bioactive glasses include incorporation of glass particles and achieving a 3D architecture mimicking natural tissues. In this study, we investigate the fabrication of scaffolds with a polymer/bioactive glass composite using near-field electrospinning (NFES). An overall controlled 3D scaffold with pores, containing random fibers, is created and aimed to provide superior cell proliferation. Highly angiogenic borate bioactive glass (13-93B3) in 20 wt.% is added to polycaprolactone (PCL) to fabricate scaffolds using the NFES technique. …

A Total Life Cycle Approach For Developing Predictive Design Methodologies To Optimize Product Performance, Buddhika M. Hapuwatte, Ibrahim S. Jawahir

Institute for Sustainable Manufacturing Faculty Publications

Sustainable products must be designed by considering how design decisions impact their total life cycle (TLC) sustainability content. Even more so important when designing products to incorporate the technological elements of sustainable manufacturing, the 6Rs (Reduce, Reuse, Recycle, Recover, Redesign and Remanufacture), to achieve Circular Economy (CE). This paper presents the preliminary work of an ongoing research project on developing a novel framework incorporating predictive models with TLC considerations. This unique approach develops and integrates models with associated risks, and optimizes for maximizing the sustainability benefits due to design decisions. Such predictive capability is extremely useful for process planning, where …

Sustainable Production Through Balancing Trade-Offs Among Three Metrics In Flow Shop Scheduling, Amin Abedini, Wei Li, Fazleena Badurdeen, Ibrahim S. Jawahir

Institute for Sustainable Manufacturing Faculty Publications

In sustainable manufacturing, inconsistencies exist among objectives defined in triple-bottom-lines (TBL) of economy, society, and environment. Analogously, inconsistencies exist in flow shop scheduling among three objectives of minimizing total completion time (TCT), maximum completion time (MCT), and completion time variance (CTV), respectively. For continuous functions, the probability is zero to achieve the objectives at their optimal values, so is it at their worst values. Therefore, with inconsistencies among individual objectives of discrete functions, it is more meaningful and feasible to seek a solution with high probabilities that system performance varies within the …

Designing And Redesigning Products, Processes, And Systems For A Helical Economy, Ryan Bradley, Ibrahim S. Jawahir

Institute for Sustainable Manufacturing Faculty Publications

The Circular Economy (CE) concept has promised to unlock trillions of dollars in business value while driving a significant reduction in the world’s resource consumption and anthropogenic emissions. However, CE mainly lives in ambiguity in the manufacturing domain because CE does not address the changes needed across all of the fundamental elements of manufacturing: products, processes, and systems. Conceptually, CE is grounded in the concept of closed-loop material flows that fit within ecological limits. This grounding translates into a steady state economy, a result that is not an option for the significant portion of the world living in poverty. Therefore, …

Rotary Friction Welding Versus Fusion Butt Welding Of Plastic Pipes – Feasibility And Energy Perspective, Ramsey F. Hamade, Tarek R. Andari, Ali H. Ammouri, Ibrahim S. Jawahir

Institute for Sustainable Manufacturing Faculty Publications

According to the Plastics Pipe Institute, butt fusion is the most widely used method for joining lengths of PE pipe and pipe to PE fittings “by heat fusion” (https://plasticpipe.org/pdf/chapter09.pdf). However, butt-welding is not energy-cognizant from the point of view of a phase-change fabrication method. This is because the source of heating is external (heater plate). The initial heating and subsequent maintenance at relatively high temperature (above 200 C for welding of high-density polyethylene pipe) is energy intensive. Rotary friction welding, on the other hand focuses the energy where and when as needed because it uses electric motor to generate mechanical …

Cadmium Sulfide-Buffered Pv Systems: Assessing The Environmental, Health, And Economic Impacts, Maqsood Ali Mughal, Rajesh Sharma

Journal of the Arkansas Academy of Science

As the world’s population continues to grow, global energy crises are expected to rise in the future, thus accelerating the demand for renewable energy technology, particularly solar photovoltaics. The energy sector will face an increasingly complex array of interlocking challenges - technological, environmental, health, economic, and regulatory. In this paper, we study CdS, a widely used buffer material in thin film photovoltaics, to assess and monetize environmental, health, and socio-economic externalities associated with the use of the material. Currently, CdS has a significant advantage over other alternate buffer materials in terms of efficiency and low-cost production of large-area processing of …

Investigation Of Chip-Form And Tool-Wear In Turning Of Hardened Af9628 Alloy Under Various Cooling And Lubrication Conditions, Jason Wolf

Theses and Dissertations--Manufacturing Systems Engineering

Next generation defense and commercial applications for structural steels require new alloys that eliminate or reduce critical elements from their composition to lower cost and improve manufacturability, while maintaining or exceeding high strength and toughness requirements. A new alloy, denoted as AF9628, has recently been developed for this purpose and its manufacturing characteristics and the material response in component manufacturing must be fully understood.

In the present study, hardened AF9628 alloy was turned with a coated carbide cutting tool under fixed cutting speed, feed rate, and depth of cut parameters. This work focuses on chip-form and tool-wear analysis to understand, …

Melt Property Variation In Gese2-As2se3-Pbse Glass Ceramics For Infrared Gradient Refractive Index (Grin) Applications, Anupama Yadav, Andrew Buff, Myungkoo Kang, Laura Sisken, Charmayne Smith (Lonergan), Jason Lonergan, Cesar Blanco, Michael Antia, Megan Driggers, Andrew Kirk, Clara Rivero-Baleine, Theresa Mayer, Andrew Swisher, Alexej Pogrebnyakov, A. R. Hilton, Greg Whaley

Materials Science and Engineering Faculty Research & Creative Works

Melt size-dependent physical property variation is examined in a multicomponent GeSe₂-As₂Se₃-PbSe chalcogenide glass developed for gradient refractive index applications. The impact of melting conditions on small (40 g) prototype laboratory-scale melts extended to commercially relevant melt sizes (1.325 kg) have been studied and the role of thermal history variation on physical and optical property evolution in parent glass, the glass' crystallization behavior and post heat-treated glass ceramics, is quantified. As-melted glass morphology, optical homogeneity and heat treatment-induced microstructure following a fixed, two-step nucleation and growth protocol exhibit marked variation with melt size. These attributes …

การเตรียมอิฐมวลเบาจากเถ้าลิกไนต์และสารก่อโฟม, วิษณุ มะลิแย้ม

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในงานวิจัยนี้มีความสนใจในการนำเถ้าหนักลิกไนต์มาใช้ประโยชน์ จากการวิเคราะห์องค์ประกอบเฟสของเถ้าหนัก พบว่าประกอบด้วยควอตซ์ อะนอร์ไทต์ แมกนีไทต์ และฮีมาไทต์ องค์ประกอบดังกล่าวสามารถนำมาใช้เติมแทนที่ดินราชบุรีได้ ร้อยละ 20 40 และ 60 โดยน้ำหนัก ในการผลิตอิฐดินมวลเบา เถ้าหนักและดินราชบุรีผสมกับปูนปลาสเตอร์ (แบบพิมพ์ปูนปลาสเตอร์ใช้แล้วจากอุตสาหกรรมเซรามิก) ต่อโซเดียมซิลิเกตในอัตราส่วน 1:1 และฟองโฟม (สารก่อโฟม-โปรตีนจากพืช) ขึ้นรูปชิ้นงานด้วยมือ ชิ้นงานทั้งหมดจะนำไปอบแห้งที่อุณหภูมิต่างกัน ได้แก่ 40 65 และ 110 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 3 2 และ 2 วัน ตามลำดับ และเผาชิ้นงานที่อุณหภูมิ 800 900 และ 1000 องศาเซลเซียส ด้วยอัตราการให้ความร้อน 5 องศาเซลเซียสต่อนาที มีระยะยืนไฟ 30 นาที สมบัติของชิ้นงานหลังเผารายงานผลเป็นความหนาแน่น และความต้านทานแรงอัด อ้างอิงตามมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมคอนกรีตบล็อกมวลเบา มอก.2601-2556 จากผลการทดสอบ พบว่าชิ้นงานในสูตร RL14 มีความหนาแน่น 1.16 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร และความต้านทานแรงอัด 2.54 เมกะพาสคัล จากการเติมเถ้าหนักลิกไนต์ ร้อยละ 60 โดยน้ำหนัก และเผาที่อุณหภูมิ 800 องศาเซลเซียส ในขณะเดียวกันที่อุณหภูมิการเผา 1000 องศาเซลเซียส ของสูตร RL17F ประกอบด้วยการเติมเถ้าหนักลิกไนต์ ร้อยละ 60 โดยน้ำหนัก และฟองโฟม ชิ้นงานมีความหนาแน่นเท่ากับ 1.12 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร และความต้านทานแรงอัด 1.00 เมกะพาสคัล

สัมประสิทธิ์การแพร่ของไฮโดรเจนผ่านผิวเคลือบทองคำ และผิวเคลือบนิกเกิลบนเหล็กกล้าไร้สนิม Aisi 304, กฤตยชญ์ วรรณโพธิ์กลาง

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้เกิดจากพื้นฐานความคิดว่าชั้นเคลือบโลหะบนเหล็กกล้าไร้สนิม AISI 304 เป็นชั้นต้านทานการแพร่ของไฮโดรเจนเพื่อชะลอการแตกร้าวจากการช่วยของไฮโดรเจน (Hydrogen Assisted Cracking, HAC) ในงานวิจัยใช้ขั้นตอนการดำเนินงานตามมาตรฐาน ASTM G148-97 ตรวจวัดสัมประสิทธิ์การแพร่ไฮโดรเจนประสิทธิผล ชั้นเคลือบนิกเกิลและทองคำด้วยไฟฟ้าบนชิ้นงานเหล็กกล้าไร้สนิม AISI 304 แผ่นบางตามขั้นตอนในอุตสาหกรรมซึ่งเป็นด้านเซลล์อัดประจุถูกตรวจสอบเฟสโดยใช้การเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ และวัดขนาดความหนาเฉลี่ยด้วยภาพถ่ายอิเล็กตรอนแบบส่องกราด ด้านเซลล์ออกซิไดซ์ถูกเคลือบด้วยชั้นเคลือบนิกเกิล ผลการทดลองพบว่าที่อุณหภูมิ 301 K จากการคำนวณใช้เวลาการซึมผ่านและเวลาล่าช้า ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ไฮโดรเจนประสิทธิผลเฉลี่ยของเหล็กกล้าไร้สนิม AISI 304 ที่ไม่มีชั้นเคลือบด้านการอัดประจุ เหล็กกล้าไร้สนิม AISI 304 ที่มีชั้นเคลือบนิกเกิลด้วยไฟฟ้าด้านการอัดประจุ และเหล็กกล้าไร้สนิม AISI 304 ที่มีชั้นเคลือบทองคำด้วยไฟฟ้าด้านการอัดประจุ เท่ากับ 5.98x10-13, 6.05x10-13 และ 3.57x10-14 m2ꞏs-1 ตามลำดับ จากการคำนวณสัมประสิทธิ์การแพร่ไฮโดรเจนประสิทธิผลในเหล็กกล้าไร้สนิม AISI 304 ในชั้นเคลือบนิกเกิลและในชั้นเคลือบทองคำ มีค่าเท่ากับ 7.99x10-13, 3.40x10-14 และ 5.19x10-16 m2ꞏs-1 ตามลำดับ จากผลข้างต้น กล่าวได้ว่า ชั้นเคลือบทองคำด้วยไฟฟ้ามีประสิทธิภาพการต้านทานการแพร่ของไฮโดรเจนดีที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิม AISI 304 และชั้นเคลือบนิกเกิลด้วยไฟฟ้า

การเตรียมพอลิอะคริเลตดัดแปรด้วยไซเลนโดยซีดอิมัลชันพอลิเมอไรเซชันเพื่อใช้ในงานเคลือบผิวสะท้อนน้ำ, วีพอล ประมวลกิจจา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ได้ทำการเตรียมพอลิอะคริเลตไซล็อกเซนอิมัลชันเพื่อนำมาใช้เป็นองค์ประกอบในสารเคลือบผิวสำหรับงานด้านการสะท้อนน้ำโดยเตรียมผ่านกระบวนการซีดอิมัลชัน และงานวิจัยนี้ได้นำไซโคลไซล็อกเซน (R-D4) ที่ได้จากกระบวนการรีไซเคิลซิลิโคนมาใช้เป็นสารตั้งต้นในการเตรียมพอลิอะคริเลตไซล็อกเซนอิมัลชันโดยใช้สารคู่ควบไซเลน (silane coupling agent) มาทำปฏิกิริยากับอะคริเลตมอนอเมอร์และไซโคลไซล็อกเซน โดยในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาผลกระทบของการแปรเปลี่ยนอุณหภูมิ เวลา ชนิดของสารคู่ควบไซเลน 2 ชนิดได้แก่ ไวนิลไตรเอท็อกซีไซเลน (vinyltriethoxysilane, VTES) และ 2-(เมทาอริโลอิลโพรพิล) ไตรเมท็อกซีไซเลน (2-(trimethoxysilyl) propyl methacrylate, MPTMS) และปริมาณสารคู่ควบที่ใช้ในการทำปฏิกิริยา ต่อสมบัติทางกายภาพของพอลิอะคริเลตไซล็อกเซนอิมัลชันและฟิล์มแห้งของอิมัลชัน ผลที่ได้พบว่าพอลิอะคริเลตไซล็อกเซนอิมัลชันเตรียมได้โดยใช้สารคู่ควบไซเลนปริมาณร้อยละ 5-9 โดยน้ำหนัก ที่อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 7 ชั่วโมง ภายใต้บรรยากาศไนโตรเจน และฟิล์มแห้งของอิมัลชันที่ได้มีสมบัติความไม่ชอบน้ำเพิ่มขึ้นเมื่อมีปริมาณไซเลนเพิ่มขึ้น โดยพอลิอะคริเลตไซล็อกเซนอิมัลชันที่เตรียมด้วยสารคู่ควบ VTES ปริมาณร้อยละ 9 โดยน้ำหนัก ให้ฟิล์มที่มีความไม่ชอบน้ำมากกว่าพอลิอะคริเลตไซล็อกเซนอิมัลชันที่เตรียมด้วย MPTMS ในปริมาณที่เท่ากัน โดยสมบัติความไม่ชอบน้ำเป็นสมบัติสำคัญสมบัติหนึ่งของฟิล์มซึ่งวัดได้จากค่ามุมสัมผัสของหยดน้ำบนพื้นผิวฟิล์ม พบว่าฟิล์มจากพอลิอะคริเลตไซล็อกเซนอิมัลชันที่เตรียมด้วยสารคู่ควบ VTES ปริมาณร้อยละ 9 โดยน้ำหนัก มีค่ามุมสัมผัสน้ำเท่ากับ 104.65º ขณะที่ฟิล์มจากพอลิอะคริเลตไซล็อกเซนอิมัลชันที่เตรียมด้วยสารคู่ควบ MPTMS ในปริมาณเท่ากัน มีค่ามุมสัมผัสน้ำเท่ากับ 92.04º ดังนั้นจึงนำพอลิอะคริเลตไซล็อกเซนอิมัลชันที่ดัดแปรด้วยสารคู่ควบ VTES ร้อยละ 9 โดยน้ำหนัก ไปใช้เตรียมสารเคลือบผิวเชิงประกอบเพื่อช่วยเพิ่มสมบัติความไม่ชอบน้ำ และได้ศึกษาผลกระทบของการแปรเปลี่ยนอัตราส่วนโดยโมลของสารคู่ควบไซเลนต่อไซโคลไซล็อกเซนในการเตรียมพอลิอะคริเลตไซล็อกเซนอิมัลชัน ปริมาณและชนิดของฟูมซิลิกา ปริมาณและชนิดของออแกโนเคลย์ในสูตรสารเคลือบผิวเชิงประกอบ รวมถึงการศึกษารูปแบบของการเคลือบด้วยวิธีการจุ่มในการขึ้นรูปฟิล์ม จำนวนครั้งในการจุ่มเพื่อขึ้นรูปฟิล์มสารเคลือบ และชนิดของวัสดุพื้นผิวที่ถูกเคลือบต่อสมบัติทางกายภาพของฟิล์มสารเคลือบผิวเชิงประกอบ ผลที่ได้พบว่าสารเคลือบผิวเชิงประกอบที่ประกอบด้วยพอลิอะคริเลตไซล็อกเซนอิมัลชันที่ใช้อัตราส่วนโดยโมลของสารคู่ควบไซเลนต่อไซโคลไซล็เซนในการเตรียมเป็น 1:3 (PASVT9-13) และมีการใช้ออแกโนเคลย์ (NC20A) ปริมาณ 10 phr ร่วมกับ ฟูมซิลิกา (FSH15) ปริมาณ 35 phr เมื่อทำการเคลือบลงบนพื้นผิวแก้วและแผ่นไฟเบอร์ซีเมนต์ด้วยการจุ่มเป็นจำนวน 4 ครั้ง ทำให้พื้นผิวแก้วและแผ่นไฟเบอร์ซีเมนต์ที่ผ่านการเคลือบมีค่ามุมสัมผัสน้ำเท่ากับ 151.34 º และ 150.88 º ตามลำดับ ซึ่งแสดงถึงพื้นผิวมีความไม่ชอบน้ำแบบยวดยิ่งที่มีผลทำให้พื้นผิวเคลือบเกิดการสะท้อนน้ำได้ดี

Preparation And Photocatalytic Efficiency Of Graphitic Carbon Nitride/Silver-Titanium Dioxide Composite, Tanaporn Narkbuakaew

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This research aimed to synthesize high efficiency UV-visible light responsive g-C₃N₄/Ag-TiO₂ composite photocatalysts. The photocatalysts preparation method was classified into 3 parts. The first part was to study the influence of calcination temperature, %Ag loading content, and types of reducing agent on the photocatalytic performance of achieved Ag-TiO₂. The second part, effect of calcination temperatures and soaking time on preparation of high performance g- C₃N₄ photocatalysts under visible light irradiation were studied. Finally, the g- C₃N₄/Ag-TiO₂ composite was synthesized. Then, the photocatalytic performance of prepared photocalysts were investigated through cationic and anionic dye degradation under both UV and visible light …

Effects Of Electrodeposition Parameters On Zn-Tio2 Coating For Zinc-Ion Battery, Kittima Lolupiman

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This research work has an aim to modify and develop to obtain environmentally friendly Zinc ion battery (ZIB) with low cost. Usually, the limit of Zn ion battery is occurred by dendrite growth during cycling of Zn anode leading to shorter service lifetime. Therefore, in this present work had an idea to modify electrodeposition process by adding TiO2 nano particles into coated Zn layers. This composite deposits were used as the anode materials of ZIBs. The only Zn and Zn/TiO2 composite coatings were deposited on the stainless-steel foil as modified anodes. The plating and stripping tests of symmetric cells reveal …

The Transcriptional Response Of Phanerochaete Chrysosporium And Trametes Versicolor To Growth On Stems Of Helianthus Argophyllus (Silverleaf Sunflower), Nadh Hamoud Alsubaie

Masters Theses

Traditional physicochemical and physicomechanical pretreatment technologies have improved the deconstruction of lignocellulose, but often require high energy inputs and added chemical reagents. Recent studies have demonstrated the use of white-rot fungi as alternative biological pretreatment agents that can mitigate these concerns. Although, white-rot fungi have been shown to grow on a variety of non-woody substrates, they have not been explored with respect to sunflower, which has the potential to provide raw materials for both biodiesel and bioethanol. In the present study, Silverleaf sunflower stems (Helianthus argophyllus) were used as substrates for the white-rot fungi Phanerochaete chrysosporium and Trametes …

Engineering Magnetic Properties Of Nanoparticles For Biomedical Applications And Magnetic Thin Film Composite Heterostructures For Device Applications., Shivakumar Hunagund

Theses and Dissertations

The motivation of this study is to investigate the size dependent properties of Gadolinium silicide nanoparticles and their potential applications in Biomedicine. We use two approaches in our investigation - size dependence and possible exchange interaction in a core-shell structure. Past results showed Gd₅Si₄ NPs exhibit significantly reduced echo time compared to superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPION) when measured in a 7 T magnetic resonance imaging (MRI) system. This indicates potential use of Gd₅Si₄ ferromagnetic nanoparticles as T2 contrast agents for MRI.

Until recently most contrast agents (CA) that are used in Magnetic Resonance …

Mechanical Properties Of 3d Printed Acrylonitrile Styrene Acrylate, William Cahyadi

Electronic Theses and Dissertations

Several studies have been conducted on FDM 3d printed materials such as PLA (Polylactic Acid) and ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene), however, not for ASA (Acrylonitrile Styrene Acrylate). The use of ASA has been increasing due to its resistance to UV, heat, and some chemicals. The resistance to UV prevents the material from degrading its material properties in common outdoor conditions, whereas resistance to heat and oil prevents the material from discoloration. This combination of effects allows designers to use ASA in outdoor applications, however, material properties for ASA in the FDM 3d printing manufacturing process are not well defined. It …

Fundamental Insights On The Electrolysis Of Co2 Using Solid Oxide Electrolysis Cells, Juliana Silva Alves Carneiro

Wayne State University Dissertations

The work reported in this thesis focused on providing a fundamental understanding, at the molecular level, required to guide the effective design of electrocatalysts towards a superior reaction kinetics on the electrode of solid oxide electrolysis cells SOECs devices (SOECs) during the CO2 electrolysis. High temperature SOECs are electrochemical energy conversion technologies, that have emerged as promising alternatives to mitigate environmental issues associated with combustion-based technologies, such as the rising atmospheric CO2 levels. The conversion of excess CO2 into high-energy molecules, such as CO can be efficiently achieved through the use of SOEC – which facilitates the electrochemical reduction of …

Primary Dendrite Trunk Diameter In Al-7wt% Si Alloy Directionally Solidified Aboard The International Space Station, S. R. Upadhyay, Surendra N. Tewari, M. Ghodes, R. N. Grugel, D. R. Poirier, M. Lauer

Chemical & Biomedical Engineering Faculty Publications

Under a NASA (National Aeronautics and Space Agency)-ESA (European Space Agency) collaborative research project, MICAST (Microstructure formation in casting of technical alloys under a diffusive and magnetically controlled convection conditions), three Al-7wt% Si samples (MICAST-6, MICAST-7 and MICAST2-12) were directionally solidified at growth speeds varying from 10 to 50 µm s^-1 aboard the International Space Station to determine the effect of mitigating convection on the primary dendrite array. The observed primary dendrite trunk diameters during steady-state growth of MICAST samples show a good agreement with predictions from a coarsening based model developed by the authors. The trunk diameters in …

Rapid Fabrication Of Silver Nanoparticle/Polydopamine Functionalized Polyester Fibers, Yanfen Zhou, Liang Jiang, Ya Guo, Zhenhua Sun, Zhiqing Jiang, Shaojuan Chen, Jianwei Ma, Stephen Jerrams

Articles

In this paper, silver nanoparticles functionalized poly(ethylene terephthalate) (PET) fibers with antimicrobial activity, electrical conductivity and good coating stability are reported. Firstly, silver plated PET fibers were fabricated by rapid polydopamine (PDA) modification followed by electroless plating. Secondly, the surface morphologies and compositions of PDA modified and silver coated PET fibers were characterized by employing scanning electron microscopy, atomic force microscopy, X-ray diffraction and energy dispersive spectrometry. Finally, the antimicrobial properties and electrical conductivity of the silver plated PET fibers were investigated. The results showed that the silver coated PET fibers exhibited excellent antimicrobial activity to both Escherichia coli and …

Study On Spinnability Of Pp/Pu Blends And Preparation Of Pp/Pu Bi-Component Melt Blown Nonwovens, Yanfen Zhou, Liang Jiang, Huiying Jia, Xiaolu Xing, Zhenhua Sun, Shaojuan Chen, Jianwei Ma, Stephen Jerrams

Articles

Melt blown polymer blends offers a good way to combine two polymers in the same fiber generating nonwovens with new and novel properties. In this study, polypropylene (PP) and polyurethane (PU) were blended to prepare PP/PU bicomponent melt blown nonwovens. The spinnability of PP/PU composites was investigated and PP/PU bi-component nonwovens with compositions of 95/5, 90/10, 80/20 and 70/30 were prepared by using the melt blowing technique. The melt blown fibers exhibited a ‘sea-island’ structure with PP as the continuous phase and PU as the dispersed phase. When the content of PU in the blend was above 40 %, PP/PU …

Development And Characterization Of Nanostructured Steels And High Entropy Alloys For Nuclear Applications, Andrew Kalevi Hoffman

Doctoral Dissertations

"Nuclear reactor materials are subjected to a harsh environment including high temperatures and radiation fluences. In order to extend the lifetime of current light water reactors (LWRs) and realize the development of advanced Gen IV nuclear reactors new materials must be developed which can withstand such an environment. This thesis involves two approaches to solving this materials problem: advanced manufacturing of current commercial alloys using severe plastic deformation (SPD) and the development of new advanced high entropy alloys (HEAs).

Because SPD is effective at achieving grain refinement, this technique was used to obtain material having a high volume fraction of …

Design Of Embedded Wireless Sensors For Real-Time And In-Situ Strain Sensing Of Fiber Reinforced Composites, Relebohile George Qhobosheane, Sujjatul Islam, Muthu Ram Prabhu Elenchezhian, Vamsee Vadlamudi, Rassel Raihan, Kenneth Reifsnider

Institute of Predictive Performance Methodologies (IPPM-UTARI)-Archive

The increasing demand of early detection of barely visible damage inside fiber reinforced polymer (FRP) composites has led to the development of advanced microsensors capable of measuring local strains and defects within FRP composites. One of the major challenges in this type of local structural health monitoring (SHM) is the development of embedded sensors which can be safely placed into FRP composites while maintaining their high strength and light weight. This paper presents the development and investigation of a set of wireless magnetostrictive sensors embedded within the FRP composites for in-situ and real-time monitoring of local strains inside the composites. …

Synthesis Of Cadmium Arsenide Semiconductor Nanoparticles, Superatomic Silver Clusters, And Silver Coordination Polymers, Sarthak Jashubhai Patel

Legacy Theses & Dissertations (2009 - 2024)

Nanomaterials have chemical, electronic, optical, and other properties distinct from their bulk counterparts. However, the atom-precise synthesis of these materials remains a challenge, leaving open many scientific questions regarding the size regime between nanoparticulate (quantum confined) and bulk character. In this work, efforts toward the synthesis of nanoparticulate and atom-precise metal and semimetal materials are described. The synthesis of II-V semiconductor Cd3As2 having a near-zero bandgap is discussed. Analysis by UV-Vis absorption spectroscopy and powder X-ray diffraction indicate the formation of material with unexpected crystallinity and absorption properties The interaction between the molecular source of As and the solvent was …

Investigation Of Optical Second Harmonic Generation From Si (100) With Process Tailored Surface & Embedded Ag Nanostructures For Advanced Si Nonlinear Nanophotonics, Gourav Bhowmik

Legacy Theses & Dissertations (2009 - 2024)

The challenge of current microelectronic architecture in transmission bandwidth and power consumption can be potentially solved by using silicon photonics technologies that are compatible with modern CMOS fabrication. One of the critical active photonic devices for Si photonics is a Si based optical modulator. Most of the reported silicon modulators rely on the free carrier plasma dispersion effect. In those cases, a weak change of the refractive index obtained by carrier accumulation, injection or depletion is utilized in a Mach-Zehnder interferometer or a microring resonator to achieve intensity modulation, rendering them difficult for chip-level implementation due to a large footprint …

Cvd Molybdenum Disulfide : Material And Device Engineering, Eui Sang Song

Legacy Theses & Dissertations (2009 - 2024)

Molybdenum disulfide (MoS2) is a semiconducting 2D layered material that has attracted a lot of attention due to its material properties for electronics and optoelectronics device applications. These include a layer-dependent band gap, an indirect to direct energy transition at monolayer state, and strong light-matter interaction. A large majority of 2D materials and devices have been studied through micromechanical exfoliation for extraction and electron beam lithography for device fabrication. These methodologies while able to generate high quality materials and precisely fabricated devices, are not suitable for large scale production. Efforts have been made to make MoS2 and other 2D materials …

Low Energy Electron Interactions With Aliphatic And Aromatic Self-Assembled Monolayers On Au(111), Jodi Marie Grzeskowiak

Legacy Theses & Dissertations (2009 - 2024)

Understanding the interaction of low energy electrons with organic thin films is important for the development of many technological applications, one of which is extreme ultra-violet (EUV, 92 eV) lithography. At this energy, the photon will produce an electron cascade that induces most of the chemical changes within the photoresist. In order to better understand these interactions, electron scattering experiments have been performed on self-assembled monolayers (SAMs) of the aliphatic molecule 1-decanethiol and the aromatic molecule 1,1’-biphenyl-4-thiol grown on Au(111) via vapor phase deposition. The molecules take on either a lying down (LD) or standing up (SU) geometry depending on …

Synthesis And Adsorption Experiments With Metal-Organic Frameworks For High School And Undergraduate Laboratory Settings, Kate Holley

Legacy Theses & Dissertations (2009 - 2024)

Seven experiments are described and outlined here that introduce high school and undergraduate students to metal–organic frameworks (MOFs) and their applications. The experiments were designed to be completed with basic laboratory equipment and supplies and without the use of expensive characterization instruments, simulating typical high school chemistry laboratory conditions. Students synthesized two well-known MOFs, HKUST-1 and aluminum fumarate, using simple, safe, and rapid methods (fast enough to be performed within the time constrains of a typical high school class). Students then use their synthesized MOFs to explore their inherent sorption properties. In one set of experiments, the synthesized MOFs are …

Neuromechanical Model Of Rat Hindlimb Walking With Two-Layer Cpgs, Kaiyu Deng, Nicholas Szczecinski, Dirk Arnold, Emanuel Andrada, Martin Fischer, Roger Quinn, Alexander J. Hunt

Mechanical and Materials Engineering Faculty Publications and Presentations

This work demonstrates a neuromechanical model of rat hindlimb locomotion undergoing nominal walking with perturbations. In the animal, two types of responses to perturbations are observed: resetting and non-resetting deletions. This suggests that the animal locomotor system contains a memory-like organization. To model this phenomenon, we built a synthetic nervous system that uses separate rhythm generator and pattern formation layers to activate antagonistic muscle pairs about each joint in the sagittal plane. Our model replicates the resetting and non-resetting deletions observed in the animal. In addition, in the intact (i.e., fully afferented) rat walking simulation, we observe slower recovery after …

A Study Of The Effect Of Heat Treatment On 3d Printed Pla Impact Strength, Suresh Thota

Electronic Theses and Dissertations

Environmental conditions have a significant effect on the mechanical properties of various materials. Environmental parameters such as temperature and humidity have a major impact on mechanical properties of materials such as compressive strength, tensile strength, bending strength and impact strength. The purpose of this research is to study how temperature and humidity affect the impact strength of 3D printed PLA plastic. Impact strength is the ability of a material to absorb energy subjected to an impact load by a pendulum. In this research, 3D printing was employed to produce PLA specimens which were later used for different experimental testings. For …