Materials Science and Engineering Commons^™

The Role Of Microstructure On High-Temperature Oxidation Behavior Of Hafnium Carbide, Jonathan A. Scott, Xiaoqing He, David W. Lipke

Materials Science and Engineering Faculty Research & Creative Works

Microstructure development of the products formed upon oxidation of hafnium carbide (HfCx, x = 0.65, 0.81, or 0.94) at 1300°C and 0.8 mbar oxygen pressure was investigated using Raman spectroscopy, X-ray diffraction, electron microscopy, and electron energy-loss spectroscopy. For all specimens a multilayered oxide scale was observed featuring an outermost porous hafnia layer and an interlayer adjacent to the parent carbide containing hafnia interspersed with carbon. The outermost hafnia features coarse pores presumably formed during initial stages of oxidation to allow rapidly evolving gaseous products to escape from the oxidation front. As the oxidation scale thickens, diffusional resistance results in …

Effect Of Spallation On Oxidation Kinetics Of Heat-Resistant Cr–Ni Austenitic Steels On Air And Combustion Atmosphere, Simon N. Lekakh, Oleg Neroslavsky, Mei Li, Larry Godlewski, Wenhui Zhu

Materials Science and Engineering Faculty Research & Creative Works

Thin-walled castings made from Cr–Ni austenitic steels offer a combination of light weight of a near-net component with significant high temperature corrosion protection by forming a surface oxide layer. However, above critical service conditions (temperature, atmosphere, thermal cycling), oxidized surface can result in intensive surface degradation due to scale spallation. Scale spallation can decrease the wall thickness which could be detrimental to the in-service life of thin-walled castings. Experiments and stochastic simulations of spallation assisted oxidation were performed with three cast austenitic heat-resistant steels having different Cr–Ni concentrations at temperatures between 900 and 1000 ℃ on air and water vapor …

Re-Crosslinking Particle Gel For Co2 Compliance Control And Co2 Filtration Blocking, Yifu Long, Baojun Bai, Thomas P. Schuman

Patents

The present invention generally relates to the composition of particle gels for CO2 - EOR and CO2 storage . More particularly , CO2 resistant particle gels are provided that can re - crosslink at subterranean conditions . These particle gels can be deployed to improve the conformance of CO , flooding , CO , huff - puff , or Water - Alternative - Gas ( WAG ) . The applications may also involve CO2 storage , such as the blocking of CO2 leakage and similar CO2 processing .

Hot Rolled Light-Gauge Martensitic Steel Sheet And Method For Making The Same, James W. Watson, Paul Kelly, David C. Van Aken, Christopher Ronald Killmore

Patents

A hot rolled light - gauge martensitic steel sheet made by the steps comprising : ( a ) preparing a molten steel melt comprising : ( i ) by weight , between 0.20 % and 0.35 % carbon , less than 1.0 % chromium , between 0.7 % and 2.0 % manganese , between 0.10 % and 0.50% silicon , between 0.1 % and 1.0 % copper , less than 0.05 % niobium , less than 0.5 % molybdenum , and silicon killed containing less than 0.01 % aluminum , and ( ii ) the remainder iron and impurities result …

Fiber Assisted Re-Cross-Linkable Polymer Gel And Preformed Particle Gels For Fluid Loss And Conformance Control, Baojun Bai, Ze Wang, Zhe Sun, Jingyang Pu, Thomas P. Schuman

Patents

Described herein are compositions useful for controlling fluid flow, for example in a target zone of a subterranean environment, and methods of forming and using the same. The composition generally comprises a quantity of fibers and a quantity of swellable particles, which may be dispersed in a carrier fluid. The composition may be synthesized in the form of a bulk gel or may be gelatinated during use. The fibers in the compositions provide improved performance as compared to prior PPG and RPPG particle containing compositions. Specifically, the compositions reinforce the re-cross-linked/re-associated hydrogel plug in underground features and support proper rehydration …

Aluminum-Free Steel Alloys And Methods For Making The Same, Daniel Morye Field, David C. Van Aken

Patents

Disclosed herein are TRIP (transformation induced plasticity) steel alloy thin metal strips or, stated differently, high strength, high ductility steel alloy thin metal strips formed of a composition described herein, being substantially free or free of aluminum. In being substantially free, the aluminum content is equal to or less than 0.01 % by weight.

Liquid Core Detection And Strand Condition Monitoring In A Continuous Caster Using Optical Fiber, Deva Prasaad Neelakandan, Dinesh Reddy Alla, Jie Huang, Ronald J. O'Malley

PSMRC Faculty Research

Real-time monitoring of the liquid core position during the continuous casting of steel has been demonstrated using low-cost distributed optical-fiber-based strain sensors. These sensors were installed on the containment roll support structures in the segments of a production continuous caster to detect the position of the solid–liquid interface and monitor the strand condition during the continuous casting. Distributed Fiber Bragg Grating sensors (FBGs) were used in this work to monitor strain at six roll positions in the caster. The sensor performance was first validated by comparing optical strain measurements with conventional strain gauge measurements in the lab. Next, optical strain …

A Study Of Reduced Activation Ferritic Martensitic Metal Core Wire For Wire Arc Additive Manufacturing, Alexander L. Reichenbach

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

This study seeks to determine the technical feasibility of fabricating reduced activation ferritic martensitic (RAFM) steel parts, using a wire arc additive manufacturing (WAAM) process. The WAAM process, manufactures a part by depositing layers of metal onto a substrate to build a large scale near net shape part. RAFM alloy steels are next generation steels designed to resist radiation effects in the radiation intense working environments, such as nuclear reactors. To achieve this, process development and testing to design the WAAM production process with the custom RAFM filler wire was carried out. Several welding waveform modes were tested, and it …

Effects Of Titanium And Cerium Addition On Grain Size And Mechanical Properties Of Ductile Iron Castings, Shelton F. Fowler Iv

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

According to the Hall-Petch equation, the refinement of grains in metals increases the yield strength of the material. Austenite grain size influences the fineness of microstructural constituents in the ferrous alloys. It is well studied that cerium and titanium refine the austenite in steels and some gray irons, but no studies have been done to systematically explore the effects of cerium and titanium additions on austenite in ductile iron. This study sought to determine the effects of selected levels of these elements on the grain size within ductile iron. A hypoeutectic iron was chosen for testing as the proeutectic phase …

Pilot-Scale Spinning And Sucrose-Tetra-Aldehydes-Crosslinking Of Feather-Derived Protein Fibers With Improved Mechanical Properties And Water Resistance, Bingnan Mu, Faqrul Hassan, Qianmei Wu, Yiqi Yang

Department of Textiles, Merchandising and Fashion Design: Faculty Publications

Pliable and water-resistant protein fibers from feathers were developed via continuous one-step spinning and crosslinking using sucrose-tetra-aldehydes. Though flexible protein fibers from feathers were developed, poor wet stability and low tenacity still limit the large and high-end applications of feather-derived fibers. Despite that saccharide aldehydes are considered as an efficient and sustainable crosslinker, substantial concerns such as generation of formaldehyde, high consumption of modifiers, loss of mechanical properties, yellowing, and decline in dyeability of fibers, exist after crosslinking. In this work, we controlled structures of crosslinkers and incorporated disaccharide-tetra-aldehydes into a continuous wet-spinning line. No formaldehyde was generated in the …

Application Of Sla 3d Printing For Polymers, Taylor Wilson

Williams Honors College, Honors Research Projects

Stereolithography is a type of 3D printing that allows liquid photopolymer resin to be cured into layers that make up a 3D object. Creation of such resins for these purposes can require a significant amount of time to test and develop, and commercial resins also require some amount of testing for printer settings before use. This paper reviews how stereolithography works, the materials used, and experimentation done to compare the resin properties to the determined curing times. Using several commercially available resins, varying base exposure and layer exposure times were used to determine the lowest possible curing time that gave …

Induction Brazing, Austin Squire, Scott Compton, Logan Hathaway, Michael Fleming

Williams Honors College, Honors Research Projects

Our team would like to research and explore ways of designing a portable device that uses induction heating/brazing to connect two exhaust pipes together.

Amino-Polymer For Co2 Capture By Vacuum Swing Adsorption, Sean Billy

Williams Honors College, Honors Research Projects

The applications of sorbent compounds in conjunction with amines and other additives is an innovative method at combating CO2 pollution. An ideal solution would use an amine sorbent to trap the high levels of absorbed CO2 with a low binding energy (less than 45 kJ/mol) and subsequently release them into a stored vessel at ambient temperature with a vacuum swing adsorption system. Attempts at finding a best mixture will be conducted through the usage of a vacuum swing system, utilizing a bed syringe containing the sorbent mix and a vacuum syringe to pull on and subsequently release the CO2 into …

Production Of Non-Oriented Electrical Steel Thin Strip Simulating Conditions Of The Direct Twin-Roll Casting Process, Yizhou Du

Doctoral Dissertations

"In this study, a method to cast non-oriented (NGO) electrical steel with conditions of an industrial twin roll thin strip casting (TRSC) process was investigated. A novel vacuum assisted fast cooling (VA) sampling method was developed to produce 2 mm thick strip simulating conditions of an industrial TRSC process. The effects of solidification cooling rate, hot rolling deformation, and annealing time on inclusion distribution, magnetic properties, grain growth, and texture evolution of 3.4 wt.% Si NGO electrical steel with different carbon and sulfur (C&S) levels were analyzed. Samples were thermo-mechanically treated which simulated an industrial TRSC process. After a long …

The Effect Of Mass Transport On Deposit Quality In Copper Electrowinning, Joseph Bauer

Doctoral Dissertations

"Roughness and nodulation of copper electrodeposits depend strongly on mass transfer conditions of copper ions to the electrode surface. Mass transfer properties in electrowinning electrolytes were first characterized. The effective diffusivity of cupric ion was measured with a rotating disk electrode in CuSO₄-H₂SO₄ electrolytes at temperatures relevant to electrowinning, with and without additives. Adding 20 mg L^-1 of chloride ion increased the measured diffusion coefficient, but commercial smoothing additives had little effect. An empirical formula to predict cupric diffusivity was generated for later use in mass transport modeling.

Boundary layer thickness information for commercial …

Novel Ferromagnetic Materials With Improved Mechanical Performance, Wesley Alexander Everhart

Doctoral Dissertations

"The ductility of intermetallics has long been a hindrance to their broad adaptation despite a significant range of properties such as magnetic, half-metallic, and shape memory behavior. The lack of a general theory for the ductility of intermetallics along with the lack of prior art that experimentally measured mechanical properties drives the need for significant investment in many of these novel magnetic materials in order to even understand, let alone correct, poor ductility.

This dissertation includes work that explored the effect of vanadium content and quenching rate on the microstructure and ductility of Fe-Co alloys. Results indicated that a martensitic …

Crystalline Analysis Of Geomicrobially-Induced Calcium Carbonate Precipitation In Sands Using A Surface Percolation Treatment Technique, Justin Edward Mulloney

UNF Graduate Theses and Dissertations

Ottawa 50/70 sand specimens and natural beach sand samples were treated using bio-augmented geomicrobies via a surface percolation technique. Testing was conducted on these specimens to determine how resultant calcium carbonate precipitation changed as a function of temperature, depth from the surface, and in the presence of magnesium. Specifically, x-ray Diffraction (XRD), a Scanning Electron Microscope (SEM), and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) were used to determine and quantify the presence of calcium carbonate and its associated phase. Results showed a direct relationship between temperature and precipitated calcium carbonate. In addition, as an unintended consequence associated with the treatment, ammonium …

Histological Comparison Of Shark Dermis Across Various Ecomorphologies, Olivia Schuitema

UNF Graduate Theses and Dissertations

The integument plays essential roles in the structural support, protection, and hydrodynamic capability among fishes. Most shark skin research has been done on the external epidermal layer containing the dermal denticles, while the larger dermis layer has been mostly ignored. The dermis layer in sharks is composed of two layers, the upper stratum laxum and the lower stratum compactum, holding supportive collagen and elastin fibers. There may be morphological and compositional differences in the dermis layers across various species of sharks, although the extent of such is unknown. These potential differences may be represented by various dermal thicknesses and different …

การเตรียมวัสดุเชิงประกอบแมงกานีสไดออกไซด์/คาร์บอนจากแบตเตอรี่แอลคาไลน์ที่ผ่านการใช้งานแล้วสำหรับการประยุกต์ในแบตเตอรี่สังกะสีไอออน, กีรติพร เยาหะรี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในงานวิจัยนี้จะมุ่งเน้นไปที่การกู้คืนแมงกานีสและคาร์บอนในผงขั้วแบตเตอรี่แอลคาไลน์ที่ผ่านการใช้งานแล้ว เพื่อที่จะนำไปสังเคราะห์เป็นวัสดุเชิงประกอบแมงกานีสไดออกไซด์/คาร์บอน และนำไปใช้งานเป็นวัสดุสำหรับขั้วแคโทดของแบตเตอรี่สังกะสีไอออน โดยขั้นตอนการสังเคราะห์ประกอบด้วยการชะละลายผงขั้วแบตเตอรี่แอลคาไลน์ด้วยกรด ซึ่งจะได้ผลิตภัณฑ์เป็นสารละลายที่ประกอบไปด้วย MnSO4 และกากคาร์บอน ซึ่งใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์แมงกานีสไดออกไซด์เฟสแอลฟา, เบตาและแกมมา และวัสดุเชิงประกอบแมงกานีสไดออกไซด์/คาร์บอน ที่มีอัตราส่วนโดยน้ำหนักของ C:MnO2 ที่ 1:75-15:75 (หรือ MnO2/C1-MnO2/C15 ตามลำดับ) ผลการทดลองพบว่าสามารถสังเคราะห์ α-MnO2 และ β-MnO2 ที่มีความบริสุทธิ์ได้ในขณะที่ γα-MnO2 จะพบเฟสแกมมาเป็นเฟสหลักและมีเฟสแอลฟาผสมซึ่งพบเฟสดังกล่าวเช่นเดียวกันใน MnO2/C1- MnO2/C15 เมื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพการกู้คืนแมงกานีสจะพบว่า α-MnO2 > β-MnO2 > γα-MnO2 และเมื่อพิจารณาผลของอัตราส่วนคาร์บอนต่อประสิทธิภาพการกู้คืนแมงกานีสพบว่า MnO2/C1 ของทุกเฟสมีประสิทธิภาพการกู้คืนสูงที่สุด คาดว่าเกิดจากการที่คาร์บอนทำตัวเป็นนิวเคลียสแบบวิวิธพันธ์ของ MnO2 จากนั้นเมื่อนำวัสดุรีไซเคิลที่ได้ไปใช้ในขั้วแคโทดในแบตเตอรี่สังกะสีไอออนแบบเซลล์มาตรฐาน CR2025 พบว่า เฟสและอัตราส่วนของคาร์บอนส่งผลต่อค่าความจุไฟฟ้าจำเพาะที่ได้ อัตราส่วนของกากคาร์บอนที่ให้ค่าความจุจำเพาะสูงที่สุดของแต่ละเฟส คือ α-MnO2/C1, β-MnO2/C5 และ γα-MnO2/C15 โดย β-MnO2/C5 มีค่าความจุไฟฟ้าจำเพาะที่สูงที่สุดที่ 368 mAh/g ที่การดึงกระแส 0.1 A/g และสูงที่สุดในทุกเฟสไปจนถึงประมาณรอบที่ 200

Molecular Modeling Of High-Performance Polymers, Sagar Umesh Patil

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

High-performance polymers are extensively used in the aerospace and aeronautics industries due to their low density, high specific strength, and high specific stiffness. These properties along with better infiltration with reinforcements [carbon nanotubes (CNTs), glass, etc.] capability make them an excellent candidate to fabricate Polymer Matrix Composites (PMCs) tailored for specific applications. The applications range from products used daily to deep space exploration. These materials are subjected to varying temperatures and pressures during fabrication and in service. Therefore, the evolution of their intrinsic properties needs to be studied and their ability to sustain extreme environmental conditions in outer space needs …

Length-Scale-Dependent Stress Relief Mechanisms In High Purity Indium, Fereshteh Mallakpour

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Lithium-ion batteries are widely used in portable electronics and electric vehicles. However, due to the presence of flammable liquid electrolytes, these devices fail catastrophically when the cell experiences a short circuit. One attractive solution to this problem is a solid-state battery. As the name implies, the flammable liquid electrolyte is replaced by a non-flammable solid-state electrolyte (SSE). The unexpected, yet frequently observed failure mechanism in these devices is the formation and growth of lithium dendrites originating at the interface between the lithium anode and the SSE. As the dendrites grow, device performance degrades. Once the dendrites completely penetrate the SSE, …

การใช้ฝุ่นผงสังกะสีสำหรับการเตรียมวัสดุเชิงประกอบตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงซิงก์ออกไซด์/กราฟิติกคาร์บอนไนไตรด์เพื่อการสลายสีย้อม, วรรณวลี พรมสุวรรณ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงซิงก์ออกไซด์ (ZnO) โดยใช้ของเสียฝุ่นผงสังกะสีที่ได้จากกระบวนการชุบโลหะแบบจุ่มร้อนเป็นสารตั้งต้นผ่านกระบวนการไฮโดรเทอร์มัล โดยศึกษาอิทธิพลของชนิดกรดที่ใช้ในการละลายฝุ่นผงสังกะสีและความเข้มข้นของโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่ใช้ในการตกตะกอนซิงก์ออกไซด์ ที่มีผลต่อเฟส สัณฐานวิทยา พื้นที่ผิวจำเพาะ และสมบัติการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงโดยการย่อยสลายสีย้อมอินทรีย์โรดามีนบีภายใต้การฉายแสงยูวี อนุภาคซิงก์ออกไซด์รูปทรงแบบแท่งที่เตรียมจากการละลายด้วยกรดไนตริกและตกตะกอนด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ความเข้มข้น 6 M (ZnO(N-6M)) และผ่านกระบวนการไฮโดรเทอร์มัลที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 8 ชั่วโมง ให้ประสิทธิภาพการย่อยสลายสีย้อมสูงที่สุด (89.7%) ซึ่งมีค่าใกล้เคียงกับประสิทธิภาพการย่อยสลายสีย้อมของซิงก์ออกไซด์ทางการค้า (92.7%) งานวิจัยนี้ยังศึกษาการเพิ่มประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงภายใต้การฉายแสงที่ตามองเห็นของซิงก์ออกไซด์ที่สังเคราะห์ได้ผ่านการเตรียมเป็นวัสดุเชิงประกอบกับกราฟิติกคาร์บอนไนไตรด์ (g-C3N4) ทั้งนี้วัสดุเชิงประกอบ ZnO/g-C3N4 ที่เตรียมด้วยวิธีการบดผสมทางกายภาพ การกระจายผสมในตัวกลาง และการเผาแคลไซน์ร่วมระหว่าง ZnO และ g-C3N4 แสดงประสิทธิภาพตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงสำหรับการย่อยสลายสีย้อมโรดามีนบีภายใต้การฉายแสงที่ตามองเห็นต่ำกว่าประสิทธิภาพของ g-C3N4 เพียงอย่างเดียวอย่างเห็นได้ชัด ในขณะที่วัสดุเชิงประกอบ ZnO/g-C3N4 ที่สังเคราะห์ด้วยวิธีโซลโวเทอร์มัลที่อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 4 ชั่วโมง (1Z/gCN_Solv.150) แสดงประสิทธิภาพตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงที่ดีที่สุด สูงถึง 97.9% ซึ่งมีค่าสูงกว่าประสิทธิภาพการใช้ g-C3N4 เพียงอย่างเดียวอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากวัสดุเชิงประกอบมีพื้นที่ผิวจำเพาะสูงกว่า(68.4 m2/g) และเกิดการสร้างโครงสร้างแบบเฮเทอโรจังก์ชันใน 1Z/gCN_Solv.150 ส่งผลให้มีอัตราการรวมตัวกันของอิเล็กตรอนและโฮลต่ำกว่า

การพัฒนาคอนกรีตทนไฟชนิดคอร์เดียไรต์-มุลไลต์โดยใช้ซีเมนต์ฐานแมกนีเซียมเป็นตัวเชื่อมประสาน, วาริณี คลังหิรัญ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ทำการศึกษาการเตรียมผลิตภัณฑ์คอนกรีตทนไฟชนิดคอร์เดียไรต์-มุลไลต์ซึ่งสามารถแข็งตัวเองได้ในแม่แบบโดยใช้ซีเมนต์ฐานแมกนีเซียมเป็นตัวเชื่อมประสาน ได้แก่ แมกนีเซียมซิลิเกตไฮเดรตซีเมนต์ แมกนีเซียมออกซีคลอไรด์ซีเมนต์ และแมกนีเซียมออกซีซัลเฟตซีเมนต์ โดยศึกษาผลของชนิดและอัตราส่วนส่วนผสมของซีเมนต์ฐานแมกนีเซียมที่ใช้เป็นตัวเชื่อมประสานต่อสมบัติของคอนกรีตทนไฟชนิดนี้ จากการทดลองพบว่าซีเมนต์ฐานแมกนีเซียมทั้ง 3 ชนิดนี้สามารถใช้เป็นตัวเชื่อมประสานเพื่อเตรียมคอนกรีตทนไฟชนิดคอร์เดียไรต์-มุลไลต์โดยได้ โดยเฟสซีเมนต์เหล่านี้ช่วยให้เกิดความแข็งแรงในชิ้นงานที่อุณหภูมิห้อง และเมื่อเผาที่อุณหภูมิสูง เฟสซีเมนต์จะสลายตัวเป็นเฟสแมกนีเซียและทำปฎิกิริยากับอะลูมินาและซิลิกาในส่วนผสมเกิดเป็นเฟสคอร์เดียไรต์ได้ ชิ้นงานที่เตรียมโดยใช้แมกนีเซียมซิลิเกตไฮเดรตซีเมนต์เป็นตัวเชื่อมประสานด้วยอัตราส่วนโดยโมลแมกนีเซียต่อซิลิกาเท่ากับ 1 มีสมบัติทางกายภาพดีที่สุด ชิ้นงานที่เตรียมโดยใช้แมกนีเซียมออกซีคลอไรด์ซีเมนต์ และแมกนีเซียมออกซีซัลเฟตซีเมนต์เป็นตัวเชื่อมประสานด้วยอัตราส่วนโดยโมลแมกนีเซียต่อแมกนีเซียมคลอไรด์เฮกซะไฮเดรต และแมกนีเซียต่อแมกนีเซียมซัลเฟตเฮปตะไฮเดรตเท่ากับ 3 เป็นอัตราส่วนที่เหมาะสมที่สุด โดยสมบัติทางกายภาพของชิ้นงานที่เตรียมได้มีค่าใกล้เคียงอยู่ในช่วงของตัวอย่างทางการค้าและสามารถใช้งานได้ที่ 1200 องศาเซลเซียสโดยชิ้นงานยังไม่เกิดการหลอม เมื่อเปรียบเทียบการใช้ซีเมนต์ฐานแมกนีเซียมเป็นตัวเชื่อมประสานทั้ง 3 ชนิดนี้ พบว่าการเตรียมคอนกรีตทนไฟชนิดคอร์เดียไรต์-มุลไลต์โดยใช้แมกนีเซียมซิลิเกตไฮเดรตซีเมนต์เป็นตัวเชื่อมประสานมีความเหมาะสมที่สุด เนื่องจากไม่มีการสลายตัวเป็นไอกรดที่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในระหว่างกระบวนการเผา

การเตรียมและประสิทธิภาพการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงของวัสดุเชิงประกอบกราฟิติกคาร์บอนไนไตรด์/ซิลเวอร์–ไทเทเนียมไดออกไซด์ภายใต้แสงช่วงที่ตามองเห็น, ชนม์นิภา ตั้งวงศ์พุฒิ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ในการเตรียมวัสดุเชิงประกอบ g-C3N4/(Ag-TiO2) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงภายใต้แสงช่วงที่ตามองเห็นให้สามารถใช้งานได้ในช่วงแสงที่กว้างขึ้น โดยเริ่มจากการสังเคราะห์ Ag-TiO2 ที่ 0.05-3 wt% Ag ผ่านกระบวนการรีดักชันทางเคมี ขณะที่ g-C3N4 สังเคราะห์จากการเผาแคลไซน์ของยูเรียที่อุณหภูมิ 600 oC เป็นเวลา 4 ชั่วโมง และวัสดุเชิงประกอบ g-C3N4/(Ag-TiO2) สังเคราะห์โดยผสม g-C3N4 และ Ag-TiO2 ที่อัตราส่วนโดยน้ำหนัก 1:99 ถึง 99:1 ประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงทดสอบโดยการย่อยสลายสีย้อมโรดามีนบี (10 มิลลิกรัม/ลิตร, ปริมาตร 120 มิลลิลิตร) โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสง 0.05 กรัม ภายใต้การฉายแสงช่วงต่างๆเป็นเวลา 60 นาที ผลการทดลองพบว่า Ag-TiO2 ที่ 0.1 wt% Ag ให้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุด เท่ากับ 21.21% ภายใต้การฉายแสงช่วงที่ตามองเห็น เนื่องจากการเติม Ag ส่งเสริมการดูดกลืนแสงในช่วงที่ตามองเห็น และลดการรวมตัวกันของอิเล็กตรอนและโฮล เมื่อนำ 0.1 wt% Ag-TiO2 มาเตรียมเป็นวัสดุเชิงประกอบ g-C3N4/(Ag-TiO2) หลังการทดสอบฉายแสงช่วงที่ตามองเห็น และแสงอาทิตย์เป็นเวลา 10 นาที พบว่า g-C3N4/(Ag-TiO2) ที่ 99:1 ให้ประสิทธิภาพในการย่อยสลายสีย้อมสูงที่สุด คิดเป็น 99.54% และ 100% ตามลำดับ ขณะที่ g-C3N4/(Ag-TiO2) ที่ 1:99 ให้ประสิทธิภาพในการย่อยสลายสีย้อมภายใต้การฉายแสงยูวีสูงที่สุดคิดเป็น 80.21% จากผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าโครงสร้างเฮทเทอโรของ g-C3N4/(Ag-TiO2) มีส่วนช่วยในการลดการรวมกันของอิเล็กตรอนและโฮล และส่งเสริมประสิทธิภาพการย่อยสลายเชิงแสง ทั้งภายใต้แสงยูวี แสงช่วงที่ตามองเห็น และแสงอาทิตย์ จึงเป็นการเพิ่มศักยภาพการนำไปใช้งานได้กว้างขึ้น ส่วนผลการทดสอบประสิทธิภาพการเปลี่ยนแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ไปเป็นเมทานอล (CH3OH) ของตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสง TiO2, Ag-TiO2 และ g-C3N4/(0.1 wt% Ag-TiO2) ที่ …

Value-Added Curable Precursors Derived From Oxidized Products Of Post Consumer High Density Polyethylene Milk Bottles, Kusuma Pinsuwan

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

In this research, post-consumer high-density polyethylene (HDPE) milk bottles have been successfully recycled into dicarboxylic acids by nitric oxidation using hydrothermal process. Variation of nitric acid concentration (0.1 – 0.18 g/ml), reaction time (1 - 24 h), reaction temperature (150 - 200 °C), filled content (33 - 60% of filling capacity) and the HDPE: nitric ratio (1:3.6 – 1:10.8 w/w) significantly affected the yield and composition of the obtained products. 1H-NMR results revealed that the water-soluble products are composed of C4:C5:C6+ dicarboxylic acids at various ratios depending on the reaction parameters. It was found that when 0.18/3/180/40/1:7.2, 0.12/3/180/60/1:7.2 and 0.12/4/180/60/1:7.2 …

เซ็นเซอร์พอลิไดแอซิทิลีน/ผลึกนาโนซิงก์ออกไซด์สําหรับสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย, กวินภพ เพ็ชรนาม

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วัสดุฐานพอลิไดแอซิทิลีนมีสมบัติการตอบสนองโดยการเปลี่ยนสีต่อสิ่งเร้าภายนอก จึงมีความน่าสนใจในการพัฒนาเป็นเซ็นเซอร์ตรวจวัดตัวทำละลายอินทรีย์ระเหยง่าย ในงานวิจัยนี้ทำการศึกษาการตอบสนองโดยการเปลี่ยนสีของวัสดุฐานพอลิไดแอซิทิลีนต่อตัวทำละลายอินทรีย์ระเหยง่าย โดยทำการปรับความไวในการตอบสนองด้วยการเติมผลึกนาโนซิงก์ออกไซด์ และการปรับความยาวสายโซ่อัลคินของพอลิไดแอซิทิลีน จากนั้นนำพอลิไดแอซิทิลีนบริสุทธิ์ และวัสดุเชิงประกอบพอลิไดแอซิทิลีน/ซิงก์ (II) ไอออน/ผลึกนาโนซิงก์ออกไซด์ที่เตรียมได้ มาทดสอบกับสารละลายอินทรีย์ระเหยง่าย 8 ชนิดที่มีโครงสร้าง และค่าคงที่ไดอิเล็กทริกที่แตกต่างกัน ผลการศึกษาพบว่าพอลิไดแอซิทิลีนบริสุทธิ์สามารถตอบสนองโดยการเปลี่ยนสีต่อสารละลายอินทรีย์ระเหยง่ายทั้งหมด โดยโครงสร้างแอลกอฮอล์แบบเส้นยาวจะรบกวนสายโซ่หลักในโครงสร้างพอลิไดแอซิทิลีนได้ดีกว่าแบบกิ่ง สำหรับวัสดุเชิงประกอบพอลิไดแอซิทิลีน/ซิงก์ (II) ไอออน/ผลึกนาโนซิงก์ออกไซด์จะเกิดการตอบสนองโดยการเปลี่ยนสีต่อสารละลายอินทรีย์ระเหยง่ายที่ความเข้มข้นที่สูงกว่า เนื่องจากมีโครงสร้างที่เสถียรกว่าพอลิไดแอซิทิลีนบริสุทธิ์ และเกิดการเปลี่ยนสีต่อสารละลายระเหยง่ายที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกในช่วง 17-22 นอกจากนี้ ได้ทำการปรับความไวในการตอบสนองของวัสดุฐานพอลิไดแอซิทิลีนต่อสารละลายอินทรีย์ระเหยง่าย โดยทำการปรับเปลี่ยนความยาวสายโซ่อัลคินของพอลิไดแอซิทิลีน

การเตรียมกระจกที่มีสมบัติการทำความสะอาดตัวเองและป้องกันแสงสะท้อนโดยการเคลือบด้วยไทเทเนียมไดออกไซด์และแมกนีเซียมฟลูออไรด์, วริสรา สุวรรณเดชา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์ในการเตรียมกระจกที่มีสมบัติการทำความสะอาดตัวเองและสามารถลดการสะท้อนของแสงโดยการเคลือบด้วยไทเทเนียมไดออกไซด์และแมกนีเซียมฟลูออไรด์ โดยแบ่งการศึกษาออกเป็น 3 ส่วน คือ (1) การสังเคราะห์อนุภาคแมกนีเซียมฟลูออไรด์ ด้วยกระบวนการให้ความร้อนโดยไมโครเวฟ ศึกษาเวลาในการให้ความร้อนที่ 5, 10, 15 และ 20 นาที พบว่าอนุภาคที่ได้มีความบริสุทธิ์ เฟสเตตระโกนอล ขนาดผลึกเพิ่มมากขึ้นเมื่อเพิ่มเวลาในการให้ความร้อน มีลักษณะไม่สมมาตร กลวง เห็นขอบชัดเจน เมื่อเตรียมเป็นฟิล์มเคลือบบนกระจก พบว่าตัวอย่างอนุภาคที่ให้ความร้อน 15 นาที (MW-15) แสดงค่าการส่องผ่านแสงเฉลี่ยในช่วงความยาวคลื่น 400-700 นาโนเมตร เท่ากับ 89.93% ในขณะที่กระจกที่ไม่ได้เคลือบแสดงค่าการส่องผ่านแสง เท่ากับ 88.63% (2) การเตรียมฟิล์มไทเทเนียมไดออกไซด์บนพื้นผิวกระจก โดยสังเคราะห์ด้วยกระบวนการโซลเจลร่วมกับการเคลือบปั่นเหวี่ยง เคลือบบนพื้นผิวกระจก 1, 3 และ 5 รอบ ฟิล์มที่ได้เป็นเฟสอะนาเทส สม่ำเสมอ เกรนมีขนาดประมาณ 10 นาโนเมตร ค่าการส่องผ่านแสงลดลงเมื่อเพิ่มจำนวนรอบการเคลือบ โดยที่การเคลือบ 1, 3 และ 5 รอบมีค่าการส่องผ่านแสงเฉลี่ยในช่วงความยาวคลื่น 400-700 นาโนเมตร เท่ากับ 88.03, 78.22 และ 78.66 % และจากการทดสอบการย่อยสลายสีย้อมเมทิลีนบลู เปรียบเทียบผลอัตราการกู้คืนค่าการส่องผ่านแสง พบว่ากระจกที่เคลือบไทเทเนียมไดออกไซด์ 1, 3 และ 5 รอบ มีค่า 46.81, 47.15 และ 65.28% ที่เวลา 240 นาที และทุกตัวอย่างมีค่ามุมสัมผัสระหว่างพื้นผิวกับหยดน้ำต่ำกว่า 10 องศา (3) การเตรียมฟิล์มไทเทเนียมไดออกไซด์และแมกนีเซียมฟลูออไรด์บนพื้นผิวกระจก โดยกำหนดปริมาณ MW-15 เท่ากับ 1, 3, 5, 7 และ 9% ของปริมาณไทเทเนียมไดออกไซด์ และเคลือบลงบนกระจก 1, 3 และ 5 รอบ …

การสังเคราะห์และประสิทธิภาพการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงของวัสดุเชิงประกอบไฮดรอกซีอะพาไทต์เจือไทเทเนียม/ซิงก์ออกไซด์, พิมพิชฌาณ์ บำรุงทรัพย์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในงานวิจัยนี้ทำการศึกษาการสังเคราะห์วัสดุเชิงประกอบไฮดรอกซีอะพาไทต์เจือไทเทเนียม/ซิงก์ออกไซด์และทดสอบการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงสำหรับการสลายสีย้อมภายใต้การฉายแสงช่วงยูวี โดยเริ่มจากการสังเคราะห์ไฮดรอกซีอะพาไทต์เจือไทเทเนียมด้วยกระบวนการไฮโดรเทอร์มอลที่อัตราส่วนไทเทเนียมไอออนต่อแคลเซียมไอออนเท่ากับ 0.1 โดยอะตอม และศึกษาผลจากกระบวนการให้ความร้อนแก่วัสดุ พบว่าตัวอย่างไฮดรอกซีอะพาไทต์เจือไทเทเนียมที่ไม่ผ่านกระบวนการความร้อนแสดงการดูดซับและสลายสีย้อมเมทิลีนบลูได้ดีที่สุด ซึ่งสอดคล้องกับผลการวิเคราะห์พื้นที่ผิวจำเพาะมีค่าสูงที่สุด (199 ตารางเมตรต่อกรัม) จากนั้นสังเคราะห์วัสดุเชิงประกอบสังเคราะห์วัสดุเชิงประกอบไฮดรอกซีอะพาไทต์เจือไทเทเนียม/ซิงก์ออกไซด์ด้วยกระบวนการไฮโดรเทอร์มอลในอัตราส่วนที่แตกต่างกันระหว่างสารตั้งต้นซิงก์ไนเทรตเฮกซะไฮเดรตและไฮดรอกซีอะพาไทต์เจือไทเทเนียมและที่อุณหภูมิแตกต่างกัน ผลการทดลองพบว่าวัสดุเชิงประกอบไฮดรอกซีอะพาไทต์เจือไทเทเนียม/ซิงก์ออกไซด์มีประสิทธิภาพการสลายสีย้อมสูงกว่าตัวอย่างซิงก์ออกไซด์บริสุทธิ์ โดยตัวอย่างที่เตรียมที่อัตราส่วนแตกต่างกันระหว่างสารตั้งต้นซิงก์ไนเทรตเฮกซะไฮเดรตและไฮดรอกซีอะพาไทต์เจือไทเทเนียมเท่ากับ 85:15 และสังเคราะห์ด้วยกระบวนการไฮโดรเทอร์มอลที่อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส แสดงสมบัติการดูดซับและสลายสีย้อมเมทิลีนบลูได้ดีที่สุด เมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างอื่น ๆ โดยสามารถสลายสีย้อมเมทิลีนบลูได้ร้อยละ 85.1 เมื่อทำการฉายแสงช่วงยูวีเป็นเวลา 3 ชั่วโมง ดังนั้นการเตรียมวัสดุเชิงประกอบไฮดรอกซีอะพาไทต์เจือไทเทเนียม/ซิงก์ออกไซด์สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการสลายสีย้อมภายใต้การฉายแสงช่วงยูวีได้

ผลของการปรับแต่งตำแหน่งเอของเพอรอฟสไกต์ออกไซด์ฐานไททาเนต ต่อเฟส โครงสร้างทางจุลภาค และสมบัติไดอิเล็กทริก, สุรพงษ์ บุญเลี้ยง

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ศึกษาและพัฒนาสมบัติของวัสดุไดอิเล็กทริกในกลุ่มเพอรอฟสไกต์ออกไซด์ฐาน ไททาเนต โดยแบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ (1) ศึกษาการปรับแต่งไอออนตำแหน่งเอในเพอรอฟสไกต์ออกไซด์ ได้แก่ กลุ่มเอนโทรปีต่ำ BaTiO3 กลุ่มเอนโทรปีกลาง (Ba0.5Sr0.5)TiO3 และ (Ba0.333Sr0.333Ca0.333)TiO3 และกลุ่มเอนโทรปีสูง (Na0.2Bi0.2Ba0.2Sr0.2Ca0.2)TiO3 และ(K0.143Na0.143La0.143Bi0.143Ba0.143Sr0.143Ca0.143)TiO3 สามารถเตรียมด้วยวิธีปฏิกิริยาสถานะของแข็ง จากการเผาแคลไซน์ กลุ่มที่หนึ่งที่อุณหภูมิ 1300 องศาเซลเซียส กลุ่มที่สองที่อุณหภูมิ 1275 องศาเซลเซียส และกลุ่มที่สามที่อุณหภูมิ 975 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง หลังจากเผาผนึกชิ้นงานเซรามิก พบว่ามีโครงสร้างผลึกเพอรอฟสไกต์บริสุทธิ์ที่ไม่มีเฟสแปลกปลอมเจือปนในทุกตัวอย่าง และมีโครงสร้างเป็นแบบคิวบิก ขนาดเกรนเฉลี่ยของเซรามิกอยู่ในช่วง 0.56-1.25 ไมโครเมตร ความหนาแน่นของเซรามิกสูงสุดเท่ากับ 5.23 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร สำหรับวัสดุที่มีจำนวนไอออนบวกที่ตำแหน่งเอต่างกัน พบว่ามีพฤติกรรมเปลี่ยนจากเฟอร์โรอิเล็กทริกปกติไปเป็นรีแลกเซอร์เฟอร์โรอิเล็กทริก เมื่อจำนวนไอออนบวกตำแหน่งเอเพิ่มขึ้น และค่าคงที่ไดอิเล็กทริกและค่าการสูญเสียไดอิเล็กทริกสูงที่อุณหภูมิห้องอยู่ที่ 2700 และ 0.05 ตามลำดับ สอดคล้องกับความหนาแน่น และโครงสร้างทางจุลภาคของเซรามิก (2) การเตรียมเซรามิกเอนโทรปีสูงเชิงซ้อน (1-x)(NBBSCT)-(x)(BT) ที่แปรค่า x = 0.0, 0.01, 0.02, 0.03 และ 0.04 โดยโมล ด้วยวิธีของผสมออกไซด์ เผาผนึกที่อุณหภูมิ 1250 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง พบว่าเซรามิกเอนโทรปีสูงเชิงซ้อนมีโครงสร้างเฟสเป็นแบบคิวบิกเดียว ยืนยันด้วยการวิเคราะห์ด้วยเทคนิครีทเวลด์ และเซรามิกมีการกระจายตัวขององค์ประกอบทางเคมีสม่ำเสมอในทุกตัวอย่าง เมื่อปริมาณการเติมด้วย BT เพิ่มขึ้นจาก 0.00 เป็น 0.02 โมล ขนาดเกรนมีแนวโน้มเพิ่มขึ้น และขนาดเกรนลดลงเมื่อปริมาณการเติม BT เพิ่มขึ้นเป็น 0.03 และ 0.04 โมล ขณะที่ความหนาแน่นสูงสุดที่ 5.25 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร พบที่ปริมาณการเติม BT อยู่ที่ 0.02 โมล เมื่อวิเคราะห์สมบัติทางไฟฟ้า พบว่าเซรามิกแสดงพฤติกรรมเป็นแบบรีแลกเซอร์เฟอร์โรอิเล็กทริกในทุกตัวอย่าง โดยสมบัติไดอิเล็กทริก …

Effect Of Freestream Noise On Hypersonic Crossflow-Induced Boundary-Layer Transition, Andrew Bustard, Thomas J. Juliano, Harrison B. Yates, Mark Noftz, Joseph Jewell

Publications

Between the windward and leeward rays, boundary-layer transition on cones at angle of attack in hypersonic flow is dominated by the crossflow instability [1, 2], wherein stationary and/or traveling crossflow vortices develop and can breakdown into turbulence [3]. Stationary crossflow modes are caused by surface roughness or any other steady forcing and produce disturbances that are fixed in place on the surface [3–6]. Stationary vortices create a generalized inflection point in the velocity profile that is inviscidly unstable [7]. This distorted mean flow develops secondary instabilities, whose growth and breakdown is one path to turbulence [8–10]. Traveling crossflow modes are …