Materials Science and Engineering Commons^™

Study Of Nanocomposite Materials Using Molecular Dynamics, Prashik Sunil Gaikwad

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

There is an increase in demand for new lightweight structural materials in the aerospace industry for more efficient and affordable human space travel. Polymer matrix composites (PMCs) with reinforcement material as carbon nanotubes (CNTs) have shown exceptional increase in the mechanical properties. Flattened carbon nanotubes (flCNTs) are a primary component of many carbon nanotube (CNT) yarn and sheet materials, which are promising reinforcements for the next generation of ultra-strong composites for aerospace applications. These flCNT/polymer materials are subjected to extreme pressure and temperature during curing process. Therefore there is a need to investigate the evolution of properties during the curing …

Fabrication And Optical Properties Of Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides, Manpreet Boora

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Two-dimensional layered materials such as graphene and transition metal dichalcogenides have gained a lot of attention because of their distinctive chemical, optical, and electronic properties. Transition metal dichalcogenides can have a tunable bandgap in the range of 1 − 3 eV (visible), which enables their applications in ultrathin field effect transistors, photovoltaics, sensors, and optoelectronic devices. They exhibit an indirect-to-direct band gap transition when thinned down from bulk to a single layer. They show strong photoluminescence, electron–photon interaction, valley pseudospin, nonlinear optical response, and lack of dangling bonds. Many exotic phenomena appear when materials are thinned to nanoscale size because …

Nanomaterials For Cardiovascular Engineering, Roya Bagheri

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Cardiovascular diseases and disorders (i.e., those related to heart and blood vessels) are the main reasons for mortality worldwide. Nanomaterials, with their unique morphologies and properties, have a great potential for advancing cardiovascular engineering to treat diseases and disorders. In this dissertation, several cardiovascular applications of conductive nanomaterials were investigated. First, a conductive nanomaterial was explored to fabricate biohybrid nanomaterial-cardiomyocyte (CM – heart muscle cell) systems. Using Carbon Nanotube (CNT) forest as a 3D porous and conductive scaffold was investigated. The influence of the CNT forest on the viability, attachment, and spreading of CMs and their genetic information was …

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 …

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 …

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 …

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

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

Conductive 3d Nano-Biohybrid Systems Based On Densified Carbon Nanotube Forests And Living Cells, Roya Bagheri, Alicia K. Ball, Masoud Kasraie, Aparna Chandra, Xinqian Chen, Ibrahim Miskioglu, Zhiying Shan, Parisa Pour Shahid Saeed Abadi

Michigan Tech Publications

Conductive biohybrid cell-material systems have applications in bioelectronics and biorobotics. To date, conductive scaffolds are limited to those with low electrical conductivity or 2D sheets. Here, 3D biohybrid conductive systems are developed using fibroblasts or cardiomyocytes integrated with carbon nanotube (CNT) forests that are densified due to interactions with a gelatin coating. CNT forest scaffolds with a height range of 120–240 µm and an average electrical conductivity of 0.6 S/cm are developed and shown to be cytocompatible as evidenced from greater than 89% viability measured by live-dead assay on both cells on day 1. The cells spread on top and …

Crosslinking Enhancement Of Natural Rubber By Electron Beam, Mili Purbaya

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Vulcanization is a crucial process that transforms raw rubber into a durable and useful material. During vulcanization, crosslinking points are created between rubber molecules, which convert them into a thermosetting substance. The conventional vulcanization method is carried out by the addition of some chemicals accompanied by the application of thermal energy. This study explored the possibility of using electron beam irradiation which is an environmentally friendly and short-time method for vulcanizing natural rubber. The research was divided into two parts. In the first part, the efficacy of electron beam vulcanization was compared to that of thermal vulcanization. Natural rubber containing …

Cellulose Nanofiber/Poly(Acrylic Acid)-Based Hydrogel For Colorimetric Biomarker Sensors, Nichaphat Passornraprasit

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This dissertation develops innovative CNF/PAA hydrogel-based colorimetric sensors for non-invasive biomarker detection, focusing on urea for chronic kidney disease (CKD) and sarcosine for prostate cancer (PCa). Hydrogels serve as a matrix for enzyme and indicator encapsulation due to their high absorption capacity and unique three-dimensional network, with CNF enhancing mechanical properties. The research is divided into two parts. Part I involves preparing a GO/CNF/PAA hydrogel via non-toxic radiation crosslinking, featuring high swelling capacity and enhanced laser absorptivity due to GO. This hydrogel, used as a patch for on-skin detection, shows vivid color changes to distinguish CKD patients from healthy individuals, …

Development Of Interatomic Potential Of High Entropy Diborides With Artificial Intelligence Approach To Simulate The Thermo-Mechanical Properties, Nur Aziz Octoviawan

Graduate Theses/Dissertations

The interatomic potentials designed for binary/high entropy diborides and ultra-high temperature composites (UHTC) have been developed through the implementation of deep neural network (DNN) algorithms. These algorithms employed two different approaches and corresponding codes; 1) strictly local & invariant scalar-based descriptors as implemented in the DEEPMD code and 2) equivariant tensor-based descriptors as included in the ALLEGRO code. The samples for training and validation sets of the forces, energy, and virial data were obtained from the ab-initio molecular dynamics (AIMD) simulations and Density Functional Theory (DFT) calculations, including the simulation data from the ultra-high temperature region (> 2000K). The study …

Machine Learning Strategies For Potential Development In High-Entropy Driven Nickel-Based Superalloys, Marium Mostafiz Mou

Graduate Theses/Dissertations

In this study, I developed Deep Learning interatomic potentials to model a multi-phase and multi-component system of Ni-based Superalloys. The system has up to three major phase constituents, namely Gamma, Gamma Prime, and Transition-metal rich Carbide. I utilized invariant scalar-based and/or equivariant, tensor-based neural network (NN) approach as implemented in DEEPMD, NEQUIP/ALLEGRO codes, respectively, and Moment Tensor Potential (MTP). For the training and validation sets, I employed the ab-initio molecular dynamics (AIMD) trajectory results and ground state DFT calculations, including the energy, force, and virial database from highly diverse compositions, temperatures, and pressures following a “High Entropy Strategy.” The Deep …

Defect State Study And Surface Patching In Zno Nanoparticles Via Nano- Bio Interaction With Dna Bases, Ummay Honey

Graduate Theses/Dissertations

First, this thesis investigates the structural and optical properties of hydrothermally synthesized ZnO nanostructures, focusing on the effects of varying annealing temperatures on their properties. Structural characterizations using micro-Raman spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), and morphological study called scanning electronic microscopy (SEM) show changes in crystallinity and intensity with different annealing temperatures. Optoelectronic characterization using photoluminescence spectroscopy reveals changes in luminescence properties near the ultraviolet region with temperature variation and in the visible emission area region. These results provide insights into how annealing temperature can affect the surface layer of ZnO nanostructures and can be applied to improve performance in electronic …

A Study Of Synthesis And Characterization Of Naxmno2-Δ As A Cathode Material For Sodium-Ion Battery, Zia Uddin Mahmud

Graduate Theses/Dissertations

The proliferation of renewable energy sources and the promising market for net-scale battery applications immediately increases the need for electrochemical energy storage technology. Sodium (Na) components are more accessible and less expensive than lithium. Being a sodium-based material with a high-power density provided by Na-ion diffusion, Na_xMnO_{2- δ} is a strong contender for large-scale Sodium-ion-battery (SIB) applications. In the current study, Na_xMnO_{2- δ} is created using a solid-state reaction technique, and investigated structural, electrical, and electrochemical properties of materials were investigated using X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), UV-VIS spectroscopy, and …

Synthesis, Characterization, And Application Of Chitosan Nanoparticles For In Vitro Studies On Hela Cancer Cells, Rejeena Jha

Graduate Theses/Dissertations

Chitosan is a fibrous substance that is derived from chitin, a natural substance in the shells of crustaceans. It possesses all the necessary qualities for being used as carrier for the transport of drugs and genes into tumor, such as biodegradability, biocompatibility, hydrophilicity, and non-toxicity and cationic in nature. Ionic gelation method was used to synthesize chitosan (CS) nanoparticles (NPs). Ionic gelation is a very benign process chemically that requires mixing a CS aqueous solution with a sodium tripolyphosphate (TPP) aqueous solution at room temperature. In addition, a surfactant polyethylene oxide (PEO) alone and a diblock copolymer of PEO and …

Exploration And Synthesis Of Half-Heusler And Disordered Ternary Intermetallic Single Crystals, Md Fahel Bin Noor

Graduate Theses/Dissertations

Due to their distinct physical and chemical characteristics, half-Heusler compounds are intermetallic materials that have undergone substantial research. The general formula for these compounds is XYZ, where X and Y are transition metals and Z is a p-block element. Thermoelectricity is among the half-Heusler compounds' most exciting potential uses, but additional possible applications include spintronics, magnetic refrigeration, and superconductivity, among others. Recently, half-Heuslers (and Heuslers) have emerged as candidates for catalysts for hydrogenation. The CoNbSn half-Heusler compound, as well as another unique intermetallic ternary compound, the disordered Mn_4-xCr_xAl₁₁, were successfully grown as single crystals …

Synthesis And Characterization Of Cage-Structured Compounds As Promising Thermoelectric Materials, Nusrat Yasmin

Graduate Theses/Dissertations

The development of new thermoelectric materials is of great interest due to their potential to convert waste heat into useful electricity. The primary problem is that the physical factors that are utilized to assess thermoelectric performance conflict with one another. One way to improve their performance is to hinder the lattice from conducting heat through its vibrations while maintaining the heat conduction via the electrons. This can be done by creating cage structures that allow heavy atoms to jiggle. In this study, we report the synthesis of a group of such compounds, using the self-flux method. They all belong to …

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 …

การเตรียมและประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงของวัสดุเชิงประกอบสตรอนเชียมไททาเนตที่เจือด้วยอะลูมิเนียม/กราฟิติกคาร์บอนไนไตรด์ภายใต้แสงที่ตามองเห็น, ณัฐรุจา โตวิรัตน์กิจ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงของวัสดุเชิงประกอบสตรอนเชียมไททาเนตที่เจือด้วยอะลูมิเนียม/กราฟิติกคาร์บอนไนไตรด์ (Al-SrTiO3/g-C3N4) สำหรับการย่อยสลายสีย้อมโรดามีนบีและการผลิตแก๊สไฮโดรเจนจากกระบวนการแยกน้ำภายใต้การฉายแสงที่ตามองเห็น โดย SrTiO3 เตรียมด้วยวิธีปฏิกิริยาสถานะของแข็งที่อุณหภูมิ 1300 °C เป็นเวลา 12 ชั่วโมง จากนั้นนำ SrTiO3 มาเจือด้วยอะลูมิเนียม 2% โดยโมล โดยการเติมผงอะลูมินา (Al2O3) ผ่านกระบวนการฟลักซ์ด้วยการเติมเกลือสตรอนเซียมคลอไรด์ (SrCl2) ในเบ้าหลอมอะลูมินาที่อุณหภูมิ 1150 °C เป็นเวลา 10 ชั่วโมง พบว่า Al-SrTiO3 ที่ผ่านการบำบัดด้วยฟลักซ์แสดงประสิทธิภาพการย่อยสลายสีย้อมโรดามีนบีที่ดีขึ้นภายใต้แสงยูวีเมื่อเทียบกับ SrTiO3 ที่ไม่ได้ผ่านการบำบัด โดย Al-SrTiO3 ที่ผ่านการบำบัดด้วยฟลักซ์มีประสิทธิภาพการย่อยสลายสีย้อม 21.66% หลังจาก 60 นาที ซึ่งสูงกว่าประสิทธิภาพ 3.1% ของ SrTiO3 ที่สังเคราะห์โดยวิธีปฏิกิริยาสถานะของแข็งถึงเจ็ดเท่า การปรับปรุงนี้เกิดจากการบำบัดด้วยฟลักซ์ที่ช่วยเพิ่มความเป็นผลึกและส่งเสริมการแทรกตัวของ Al3+ ในโครงสร้างเพอรอฟสไกต์ของ SrTiO3 รวมถึงการสร้างตำหนิช่องว่างของออกซิเจนและลดการเกิด Ti3+ ที่เป็นอุปสรรคต่อกระบวนการเร่งปฏิกิริยาเชิงแสง จากนั้นนำ Al-SrTiO3 ที่ได้มาเตรียมวัสดุเชิงประกอบ Al-SrTiO3/g-C3N4 (5% Al-SrTiO3) ด้วยวิธีต่าง ๆ พบว่าวิธีการเผาแคลไซน์ร่วมแสดงประสิทธิภาพการย่อยสลายสีย้อมโรดามีนบีภายใต้แสงที่ตามองเห็นสูงที่สุด เมื่อเปรียบเทียบกับการเตรียมด้วยวิธีการบดผสมเชิงกล วิธีการกระจายในตัวกลาง และวิธีไฮโดรเทอร์มอล เนื่องจากวิธีการเผาแคลไซน์ร่วมทำให้ได้พื้นที่ผิวจำเพาะที่สูงขึ้น ซึ่งช่วยเพิ่มการดูดซับและการย่อยสลายสีย้อม รวมทั้งลดการรวมตัวของอิเล็กตรอนและโฮล อย่างไรก็ตามวัสดุเชิงประกอบ Al-SrTiO3/g-C3N4 ยังแสดงประสิทธิภาพการย่อยสลายสีย้อมโรดามีนบีภายใต้แสงที่ตามองเห็นต่ำกว่า g-C3N4 บริสุทธิ์เล็กน้อย ในการทดสอบประสิทธิภาพการผลิตแก๊สไฮโดรเจนของ Al-SrTiO3 ภายใต้แสงยูวีเมื่อเติมตัวเร่งปฏิกิริยาร่วมโรเดียมโครเมียมออกไซด์ (RhCrOx) 0.1% โดยน้ำหนัก พบว่า อัตราการผลิตแก๊สไฮโดรเจนเท่ากับ 568 ไมโครโมลต่อกรัมต่อชั่วโมง และเมื่อเติมไตรเอทาโนลามีน (triethanolamine, TEOA) เป็นสารเอื้อให้เกิดปฏิกิริยาเพื่อจับโฮลในแถบวาเลนซ์ อัตราการผลิตไฮโดรเจนเพิ่มขึ้นเป็น 826 ไมโครโมลต่อกรัมต่อชั่วโมง เนื่องจากอิเล็กตรอนสามารถเข้าร่วมในปฏิกิริยารีดักชันได้มากขึ้น เมื่อนำวัสดุเชิงประกอบ Al-SrTiO3/g-C3N4 ที่เตรียมด้วยวิธีการเผาแคลไซน์ร่วมที่สัดส่วนต่าง ๆ และเติมตัวเร่งปฏิกิริยาร่วม RhCrOx มาทดสอบประสิทธิภาพการผลิตแก๊สไฮโดรเจนภายใต้การฉายแสงที่ตามองเห็น ในสภาวะที่มีสารเอื้อให้เกิดปฏิกิริยา TEOA พบว่า ตัวอย่าง Al-SrTiO3/g-C3N4 …

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 …