Materials Science and Engineering Commons^™

Cast Iron Alloy For Automotive Engine Applications With Superior High Temperature Oxidation Properties, Larry Alan Godlewski, Mei Li, Carlos Engler-Pinto, Simon Naumovich Lekakh

Patents

A cast iron alloy is provided with a composition in weight percent (wt.%) of carbon between 2.6 to 3.4 wt.%, silicon between 2.4 to 3.2 wt. %, manganese between 0.3 to 0.6 wt. %, molybdenum between 0.4 to 1.2 wt. %, nickel between 0.6 to 1.75 wt.%, magnesium between 0.01 to 0.075 wt.%, aluminum between 1.8 to 3.5 wt.%, sulfur between 0.003 to 0.025 wt.%, zirconium between 0.001 to 0.02 wt. %, cerium between 0.001 to 0.03 wt. %, lanthanum between 0.0005 to 0.02 wt. %, and a balance of iron and unavoidable trace elements. A part formed from the …

Characterization Of Virgin, Re-Used, And Oxygen-Reduced Copper Powders Processed By The Plasma Spheroidization Process, M. Hossein Sehhat, David Perez-Palomino, Connor Wiedemeier, Tristan Cullom, Joseph William Newkirk

Mathematics and Statistics Faculty Research & Creative Works

Fabrication of parts with high mechanical properties heavily depend on the quality of powder deployed in the fabrication process. Copper powder in three different powder types were spheroidized using radio-frequency inductively coupled plasma (ICP) spheroidization process (TekSphero-15 system). The characterized powders include virgin powder as purchased from the powder manufacturer, powder used in electron beam powder bed fusion (EB-PBF) process, and reconditioned powder, which was used powder that underwent an oxygen-reduction treatment. The goal of spheroidizing these powder types was to evaluate the change in powder morphology, the possibility of enhancing the powder properties back to their as-received conditions, and …

Thermal And Electrical Properties Of Spark Plasma Sintered (Ti,Cr)B2 Ceramics, Steven M. Smith, Lun Feng, William Fahrenholtz, Gregory E. Hilmas, Laura Silvestroni

Mathematics and Statistics Faculty Research & Creative Works

Thermal and electrical properties were measured for TiB2 ceramics containing varying CrB2 contents up to 33 mol%. The room-temperature thermal diffusivity decreased with increasing Cr content from 0.330 ± 0.003 cm2/s for pure TiB2 to 0.060 ± 0.003 cm2/s for (Ti0.66Cr0.33)B2. The amount of anisotropy in the coefficients of thermal expansion increased with increasing Cr content and the c-axis had the greatest dependence on Cr addition, with an increase of more than 25% in the thermal expansion for 33 mol% CrB2 compared to TiB2, whereas the a-axis only increased by about 8%. The electrical conductivity was the lowest for (Ti0.66Cr0.33)B2 …

Investigation Of Manufacturing Techniques For Magnetorheological Elastomers To Expand Feasibility In A Diverse Array Of Applications, Austin S. Robbins

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

Magnetorheological elastomers, or MREs, are smart composite materials with controllable physical and mechanical properties when introduced to an external stimulus of a magnetic field. The controllability of these properties is highly tunable by the selection of the elastomeric matrix, concentration of magnetically permeable particles, introduction of additives, and the alignment of the constituents during the curing process. The fabrication of MREs typically calls for a mold that is filled with an MRE mixture to create the final desired geometry after curing. These molds are frequently placed under a magnetic field which orients the micron sized magnetic particles along the magnetic …

Exposure To Pcb126 During The Nursing Period Reversibly Impacts Early-Life Glucose Tolerance, Brittany B. Rice, Keegan W. Sammons, Sara Y. Ngo Tenlep, Madeline T. Weltzer, Leryn J. Reynolds, Cetewayo S. Rashid, Hollie I. Swanson, Kevin J. Pearson

Human Movement Studies & Special Education Faculty Publications

Polychlorinated biphenyls (PCBs) are persistent environmental organic pollutants known to have detrimental health effects. Using a mouse model, we previously demonstrated that PCB126 exposure before and during pregnancy and throughout the perinatal period adversely affected offspring glucose tolerance and/or body composition profiles. The purpose of this study was to investigate the glucose tolerance and body composition of offspring born to dams exposed to PCB126 during the nursing period only. Female ICR mice were bred, and half of the dams were exposed to either vehicle (safflower oil) or 1 µmole PCB126 per kg of body weight via oral gavage on postnatal …

Quantifying The Evolution Of Strengthening Mechanisms For Commercially Produced Niobium And Titanium Hsla Steel Sheet, Isabella M.W. Jaszczak

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Strength uniformity along the coil length of commercially produced high-strength, low-alloy (HSLA) steel hot-rolled sheet is crucial to avoid the downgrading of product that does not meet strength specifications. In addition to contributing to precipitation strengthening through the growth of niobium-titanium carbides ((Nb,Ti)-C), niobium hinders austenite recrystallization and refines ferrite grain size. The potency of these strengthening mechanisms relies heavily on the austenite to ferrite transformation kinetics of the hot-rolling process. While niobium’s effect on precipitation strengthening, Hall-Petch strengthening, dislocation strengthening, and solute strengthening have all been studied in literature independently, the interactions of these mechanisms with each other and …

Optimizing The Extrudability Of 6082 Aluminum By Varying The Magnesium And Silicon Concentration, Eli A. Harma

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Alloy 6082 aluminum is used for high-volume manufacturing in the automotive industry due to its high strength, impact performance, and corrosion resistance. However, given these improved properties, the alloy has decreased formability compared to other 6xxx series alloys, especially in the extrusion process. Controlling the dynamic recovery and recrystallization properties by changing the additions of Mg and Si can improve the hot deformation properties. Five alloys of varying Mg and Si concentrations between 0.6 to 1.2wt% Mg and 0.7 to 1.3wt% Si were made with constant concentrations of Cr, Fe, and Mn and the same homogenization heat treatment. The proposed …

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 …

Molecular Dynamics Modeling Of Polymers For Aerospace Composites, Swapnil Sambhaji Bamane

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Polymer matrix composite materials are widely used as structural materials in aerospace and aeronautical vehicles. Resin/reinforcement wetting and the effect of polymerization on the thermo-mechanical properties of the resin are key parameters in the manufacturing of aerospace composite materials. Determining the contact angle between combinations of liquid resin and reinforcement surfaces is a common method for quantifying wettability. It is challenging to determine contact angle values experimentally of high-performance resins on CNT materials such as CNT, graphene, bundles or yarns, and BNNT surfaces. It is also experimentally difficult to determine the effect of polymerization reaction on material properties of a …

A Deep Learning-Informed Design Scheme For Shear Friction At Concrete-To-Concrete Interface: Recommendations For Inclusion In Aashto Lrfd Guidelines, Tarutal Ghosh Mondal, Nikkolas Edgmond, Lesley Sneed, Genda Chen

Civil, Architectural and Environmental Engineering Faculty Research & Creative Works

Recent advancements in construction technology have led to high-strength concrete and steel. However, these developments have depreciated the accuracy of the design equations in current provisions, which were based on normal-grade materials. To fill such a research gap, this study presents a novel deep learning-based computation scheme that can replace the current design provisions by virtue of its superior accuracy and reliability. The proposed approach exploits Neural Additive Models (NAMs) in which geometric and material properties associated with a normal weight concrete-to-concrete shear interface are inputted to individual neural network blocks. The outputs of the individual blocks are linearly combined …

Anti-Freeze Double Network Hydrogels, William Gross

Williams Honors College, Honors Research Projects

Three polyethylene glycol (PEG) based crosslinkers with repeat unit nominal weights of 62.1, 200, and 400 g/mol in agar/PAM double network (DN) hydrogels were used to study the effect of different crosslinkers on thermal and mechanical properties. Using the one-pot synthesis method, hydrogels with the PEG crosslinkers or methylene-bis-acrylamide (MBAA) were made via sol-gel transition for formation of agar network, and photopolymerization of the PAM network using Irgacure 2959 as photo initiator. Tensile and compression tests were performed on as prepared, swollen, and swollen & cooled specimens of each hydrogel. Freezing time and thermal imaging were performed in -20 °C …

Coolant Capability Study, Christina Grassi

Williams Honors College, Honors Research Projects

The scope of my project is a capability study on different coolants used in manufacturing plants. From this study, the coolant qualities and impact on the manufacturing process will be evaluated in that process and will be documented as a changed standard at the Timken company. Since coolants are sometimes the only fluid on the surface of the parts being manufactured, the rust preventative capabilities will also be studied and evaluated through humidity cabinet testing with and without spiking the coolant with chlorides and sulfates. This project will be carried out on my co-op rotation with the Timken company so …

Structural Design And Application Of Polymeric Silicon Elastomers, Jacob Wyant

Williams Honors College, Honors Research Projects

The purpose of this project was to determine how the polymeric structure and mechanical properties of this elastomer are affected by the ratio between the polydimethylsiloxane macromolecular chains and the crosslinkers. These were determined via tensile and compression testing. Then, spiropyran was added to observe how this fluorescence and crosslinking agent affected the elastomer. Also, the elastomer’s fluorescent and icephobic nature were tested. The elastomers with a higher ratio of crosslinker to macromolecular chain could withstand higher tensile and compressive strains but failed at lower stresses than their counterparts with lower concentrations of crosslinkers. The elastomers were also found to …

Comparing Weathering Effects Of Ultraviolet And Xenon Arc Accelerated Aging On Polyvinyl Chloride, Collin Mcinnes

Williams Honors College, Honors Research Projects

As the ubiquitousness of polymers increases and begins seeing use in outdoor settings, the need to fully understand how these materials degrade is also necessary. This study aims to compare two known accelerated aging methods, namely an ultraviolet light chamber and a xenon arc light chamber, to understand what differences, if any, manifest in the mechanical, chemical, and cosmetic deterioration of polyvinyl chloride (PVC) after long-term exposure. The study utilizes Fourier-transform infrared spectroscopy, dynamic mechanical analysis, thermogravimetric analysis, and colorimetry analysis to determine the extent of degradation and potential discrepancies between the aging methods.

High Figure Of Merit Spin Polarized Electron Sources Grown Via Mocvd, Benjamin Belfore, Adam Masters, Deewakar Poudel, Greg Blume, Stephen Polly, Erdong Wang, Seth M. Hubbard, Marcy Stutzman, Joseph M. Grames, Matt Poelker, Matt Grau, Sylvain Marsillac

Electrical & Computer Engineering Faculty Publications

Spin polarized photocathodes are key to the future operation of electron accelerators such as the ones at Thomas Jefferson National Accelerator Facility and Brookhaven National Laboratory. Currently, these photocathodes come in short supply due to limited production by molecular beam epitaxy. By developing a process to implement similar structures using metal organic chemical vapor deposition, the availability of these devices can be increased. In this paper, we detail the implementation of recent photocathode advancements via metal organic chemical vapor deposition process and show an improvement in both polarization and quantum efficiency of our devices compared to those fabricated via molecular …

Deep Reinforcement Learning For Approximate Policy Iteration: Convergence Analysis And A Post-Earthquake Disaster Response Case Study, Abhijit Gosavi, L. (Lesley) H. Sneed, L. A. Spearing

Engineering Management and Systems Engineering Faculty Research & Creative Works

Approximate Policy Iteration (API) is a Class of Reinforcement Learning (RL) Algorithms that Seek to Solve the Long-Run Discounted Reward Markov Decision Process (MDP), Via the Policy Iteration Paradigm, Without Learning the Transition Model in the Underlying Bellman Equation. Unfortunately, These Algorithms Suffer from a Defect Known as Chattering in Which the Solution (Policy) Delivered in Each Iteration of the Algorithm Oscillates between Improved and Worsened Policies, Leading to Sub-Optimal Behavior. Two Causes for This that Have Been Traced to the Crucial Policy Improvement Step Are: (I) the Inaccuracies in the Policy Improvement Function and (Ii) the Exploration/exploitation Tradeoff Integral …

Development Of Corn Kernel-Based Biocomposite Films For Food Packaging Applications, Swastika Bera

Electronic Theses and Dissertations

Most of the current and active food packaging resources and methods are nonbiodegradable and nonrenewable therefore harmful to the environment. Due to this, alternate sources of food packaging materials are in high demand. In this study, a bio-composite film has been developed, with Corn kernel powder as fiber reinforcement which is mixed with gelatin, and lignin two biopolymers as the matrix. The effect of Corn Kernel (CK) reinforcement on the Gelatin/Lignin (G/L) matrix on mechanical and barrier properties has been studied. CK has shown great potential as reinforcement to natural polymer, gelatin, and lignin (G/L) for food packaging applications as …

Investigation Of Microstructurally Dependent Mechanical Properties Of Cold Sprayed Copper Using Correlative Microscopy, Quintin Otto

UNF Graduate Theses and Dissertations

This project employs multi-instrument materials characterization to analyze material made with the “Cold Spray” additive manufacturing process. Cold spray is an emerging additive manufacturing technique with unique benefits resulting from its low temperature adhesion process induced by plastic deformation. Metallic powder collides at high speeds creating three dimensional materials and coatings without the need for melting. Copper cold sprayed specimens were analyzed using a series of imaging techniques to characterize the microstructure at varying levels of detail and magnification. Scanning electron microscopy and electron back scattered diffraction were paired with microhardness testing to generate a correlative comparison between microstructure and …

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 …

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

Suppressing Aluminum/Silica Exchange Reaction Between High Aluminum Steel And Mold Flux During Continuous Casting Process, Kuanysh Nurbekuly Yermukhanbetov

Masters Theses

"Mold flux plays one of the critical roles in continuous casting of steel. It performs five primary functions: thermal and chemical insulation, lubrication between the steel strand and mold, absorption of inclusions, and promotion of even heat flux. The aluminum/silica exchange reaction occurring between steel and mold flux during the continuous casting process poses significant challenges in the steel industry. This reaction can lead to various defects in the cast product and adversely affect its surface quality, as well as downstream processing.

In this work, effectiveness of two approaches, namely slag dopant additions and electrochemical techniques, in suppressing the exchange …

Development And Testing Of A Hyperbaric Aerodynamic Levitator For Containerless Materials Research, Sydney Elizabeth Boland

Masters Theses

"This research focused on the development and testing of a hyperbaric aerodynamic levitator for container less materials research of specimens at temperatures greater than 2000°C and pressures up to 10.3 MPa (1500 psi). The effect of specimen size, specimen density, pressure, and flow rate on the levitation behavior was studied. Lightweight specimens demonstrated two stable levitation regimes that were speculated to be associated with a change in the turbulent wake structure. The hyperbaric aerodynamic levitator was also used to determine the effect of pressure on the heat transfer by studying the melting behavior of a levitated 3.0 mm diameter alumina …