Assessment of dissolution techniques for the analysis of ceramic samples by plasma spectrometry

In this study, 13 ceramic samples were subjected to dissolution using three different procedures: (a) acid attack in open PTFE vessels with a mixture of HF-HClO4, (b) fusion of the sample with lithium metaborate and (c) microwave digestion in PTFE bombs. The samples used in the study had been previously analyzed by neutron activation analysis (NAA), X-ray fluorescence (XRF) and X-ray diffraction (XRD) and they cover a wide range of ceramics fired in different atmospheres and temperatures as well as different mineralogical and chemical compositions. The effectiveness of each procedure is evaluated in terms of its ability to dissolve the various mineralogical phases of the samples, of the number of elements that can be determined and of the time needed for the whole scheme of analysis to be completed.

Investigating ferromagnetism and charge order in Bi1-xSrxMnO3(x<0.3)ceramic oxides.

The possible coexistence of ferromagnetism and charge/orbital order in Bi3/4Sr1/4MnO3 has been investigated. The manganite Bi0.75Sr0.25MnO3, with commensurate charge balance, undergoes an electronic transition at TCO~600 K that produces a longrange modulation with double periodicity along a and c axis, and unusual anisotropic evolution of the lattice parameters. The previously proposed ferromagnetic properties of this new ordered phase were studied by magnetometry and diffraction techniques. In zero field the magnetic structure is globally antiferromagnetic, ruling out the apparition of spontaneous ferromagnetism. However, the application of magnetic fields produces a continuous progressive canting of the moments, inducing a ferromagnetic phase even for relatively small fields (H<<1 T). Application of pulsed high fields produces a remarkable and reversible spin polarization (under 30 T, the ferromagnetic moment is ~3 ¿B/Mn, without any sign of charge order melting). The coexistence of ferromagnetism and charge order at low and very-high fields is a remarkable property of this system.

Materials selection for superheater tubes in municipal solid waste incineration plants

Corrosion reduces the lifetime of municipal solid waste incineration (MSWI) superheater tubes more than any other cause. It can be minimized by the careful selection of those materials that are most resistant to corrosion under operating conditions. Since thousands of different materials are already known and many more are developed every year, here the selection methodology developed by Prof. Ashby of the University of Cambridge was used to evaluate the performance of different materials to be used as MSWI superheater tubes. The proposed materials can operate at steam pressures and temperatures over 40 bars and 400ºC, respectively. Two case studies are presented: one makes a balanced selection between mechanical properties and cost per thermal unit; and the other focuses on increasing tube lifetime. The balanced selection showed that AISI 410 martensitic stainless steel (wrought, hard tempered) is the best candidate with a good combination of corrosion resistance, a relatively low price (0.83-0.92 e/kg) and a good thermal conductivity (23-27 W/m K). Meanwhile, Nitronic 50/XM-19 stainless steel is the most promising candidate for longterm selection, as it presents high corrosion resistance with a relatively low price (4.86-5.14 e/kg) compared to Ni-alloys.

Plant uses in different bronze and iron age settlements from the Nuoro province (Sardinia). The results of phytolith analyses from several ceramic fragments and grinding stones.

Ceramic vessels and milling stones are important components of the archaeological record in several Nuraghi from the Pranemuru Plateau (Sardinia). To obtain information on the possible uses of the milling stones and the content vessels is of great interest to understand the economical activities carried out in these sites by these populations. One of the approaches to obtain information on the plant uses was the phytolith analyses of the sediment adhered both to the surface of the milling stones and to the surface of the vessel content. In total we analyzed eleven archaeological samples and two control samples collected from five different Nuraghi in the Pranemuru Plateau (Nuoro Province, Sardinia). The Nuraghi were located in an area of 10 km radius from nuraghe Arrubiu and were chronologically ascribed to the Bronze Age and one site -Pranu Illixi- to the Iron Age.

Efficiency and environmental regulation: a 'complex situation'

Production of desirable outputs is often accompanied by undesirable by products that have damaging effects on the environment, and whose disposal is frequently regulated by public authorities. In this paper, we compute directional technology distance functions under particular assumptions concerning disposability of bads in order to test for the existence of what we call ‘complex situations’, where the biggest producer is not the greatest polluter. Furthermore, we show that how in such situations, environmental regulation could achieve an effective reduction in the aggregate level of bad outputs without reducing the production of good outputs. Finally, we illustrate our methodology with an empirical application to a sample of Spanish tile ceramic producers.

Metodología de diseño de filtros CRF/SCF basada en modelos de resonadores BAW acoplados acústicamente

La creixent utilització de sistemes de comunicacions mòbils ha impulsat la demanda de filtres passabanda miniaturitzats d'elevades prestacions operant en el rang de freqüències de microones. Els Film Bulk Acoustic Resonators (FBAR) estan esdevenint la principal alternativa als filtres basats en ressonadors Surface Acoustic Wave (SAW) o als basats en ressonadors ceràmics. Els Stacked Crystal Filters (SCF) i els Coupled Resonator Filters (CRF) són configuracions FBAR que permeten assolir una excel·lent atenuació en la banda de refús. Aquest treball presenta un innovador circuit equivalent elèctric que modela el CRF. Llavors, es desenvolupa una metodologia de síntesi de filtres per al SCF i per al CRF utilitzant els seus circuits equivalents elèctrics. La metodologia de disseny presentada permet obtenir les dimensions de l'estructura del filtre acústic partint de les especificacions del filtre i de les restriccions pròpies de la tecnologia. S'han implementat diferents respostes de Chebyshev per a sistemes de comunicacions reals per tal de validar el procediment de disseny dels filtres obtenint els resultats esperats.

Una arqueometria del canvi tecnològic: producció i consum d'àmfores durant el canvi d'era en la zona nord de la costa catalana

L’objectiu de la recerca és definir un marc teòric i metodològic per a l’estudi del canvi tecnològic en Arqueologia. Aquest model posa èmfasi en caracteritzar els compromisos que configuren una tecnologia i avaluar-los en funció dels factors de situació —tècnics, econòmics, polítics, socials i ideològics. S’ha aplicat aquest model a un cas d’estudi concret: la producció d’àmfores romanes durant el canvi d’Era en la província Tarraconensis. L’estudi tecnològic dels envasos s’ha realitzat mitjançant diverses tècniques analítiques: Fluorescència de raigs X (FRX), Difracció de raigs X (DRX), Microscòpia òptica (MO) i Microscòpia electrònica de rastreig (MER). Les dades obtingudes permeten, a més, establir els grups de referència per a cada centre productor d’àmfores i, així, identificar la provinença dels individus recuperats en els centres consumidors. Donat que les àmfores en estudi són artefactes dissenyats específicament per a ser estibats en una nau i servir com a envàs de transport, l’estudi inclou la caracterització de les propietats mecàniques de resistència a la fractura i de tenacitat. En aquest sentit, i per primera vegada, s’ha aplicat l’Anàlisi d’Elements Finits (AEF) per a conèixer el comportament dels diferents dissenys d’àmfora en ésser sotmesos a diverses forces d’ús. L’AEF permet simular per ordinador les activitats en què les àmfores haurien participat durant el seu ús i avaluar-ne el seu comportament tècnic. Els resultats mostren una gran adequació entre les formulacions teòriques i el programa analític implementat per a aquest estudi. Respecte el cas d’estudi, els resultats mostren una gran variabilitat en les eleccions tecnològiques preses pels ceramistes de diferents tallers, però també al llarg del període de funcionament d’un mateix taller. L’aplicació del model ha permès proposar una explicació al canvi de disseny de les àmfores romanes.

Comportamiento tribomecánico de sistemas de sustrato: recubrimiento duros

En aplicaciones como la conformación en frío, donde los metales duros recubiertos con películas de naturaleza cerámica son ampliamente empleados, la existencia de un contacto mecánico repetitivo induce tensiones Hertzianas y origina el fallo por fatiga. En este trabajo, se investigan diversos recubrimientos cerámicos depositados por deposición física desde fase vapor sobre calidades diferentes de metal duro y un acero rápido pulvimetalúrgico para evaluar sus respectivas respuesta al contacto y comportamiento a fatiga. El trabajo experimental incluye la caracterización de los sistemas mediante ensayos de rayado y nanoindentación y la evaluación de las curvas tensión-deformación de indentación esférica de los sustratos, tanto desnudos como recubiertos, poniendo especial atención en determinar las tensiones de contacto críticas asociadas a la deformación plástica y a la aparición de grietas circulares en la superficie recubierta. A este estudio, le siguen numerosos ensayos a fatiga a cargas inferiores a aquéllas identificadas como críticas bajo carga monotónica y para un número de ciclos comprendido entre 1.000 y 1.000.000 de ciclos. Los resultados experimentales indican que las películas cerámicas no parecen desempeñar un papel relevante en la aparición de la cedencia plástica, siendo la deformación plástica global controlada por la deformación del sustrato. No obstante, para tensiones elevadas de indentación durante el régimen plástico, existe la aparición de grietas circulares en los recubrimientos cerámicos. Además, la aparición de las mismas es sensible a la fatiga por contacto. Este análisis mecánico se complementa con una inspección detallada del daño generado en profundidad y superficie.

Caracteritació de models funcionals d'àmfores romanes mitjançant Finite Element Analysis

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Laboratory of Archaeometry del National Centre of Scientific Research “Demokritos” d’Atenes, Grècia, entre juny i setembre 2006. Aquest estudi s’emmarca dins d’un context més ampli d’estudi del canvi tecnològic que es documenta en la producció d’àmfores de tipologia romana durant els segles I aC i I dC en els territoris costaners de Catalunya. Una part d’aquest estudi contempla el càlcul de les propietats mecàniques d’aquestes àmfores i la seva avaluació en funció de la tipologia amforal, a partir de l’Anàlisi d’Elements Finits (AEF). L’AEF és una aproximació numèrica que té el seu origen en les ciències d’enginyeria i que ha estat emprada per estimar el comportament mecànic d’un model en termes, per exemple, de deformació i estrès. Així, un objecte, o millor dit el seu model, es dividit en sub-dominis anomenats elements finits, als quals se’ls atribueixen les propietats mecàniques del material en estudi. Aquests elements finits estan connectats formant una xarxa amb constriccions que pot ser definida. En el cas d’aplicar una força determinada a un model, el comportament de l’objecte pot ser estimat mitjançant el conjunt d’equacions lineals que defineixen el rendiment dels elements finits, proporcionant una bona aproximació per a la descripció de la deformació estructural. Així, aquesta simulació per ordinador suposa una important eina per entendre la funcionalitat de ceràmiques arqueològiques. Aquest procediment representa un model quantitatiu per predir el trencament de l’objecte ceràmic quan aquest és sotmès a diferents condicions de pressió. Aquest model ha estat aplicat a diferents tipologies amforals. Els resultats preliminars mostren diferències significatives entre la tipologia pre-romana i les tipologies romanes, així com entre els mateixos dissenys amforals romans, d’importants implicacions arqueològiques.

Estudi de la reductibilitat de catalitzadors basats en cobalt i el seu comportament en la reacció de desplaçament de gas d'aigua de CO

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la universitat d'Udine, Itàlia, entre setembre i desembre del 2006.S'han caracteritzat mitjançant la reducció a temperatura programada i tests catalítics catalitzadors en pols basats en cobalt i supostats en òxid de zinc i monòlits ceràmics funcionaliltzats també amb cobalt i òxid de zinc. L'addició de promotors (manganès, crom i ferro ) als catalitzadors en pols, preparats per impregnació i precipitació, no afecta significativament ni la temperatura a la qual té lloc la reducció ni al percentatge global de reducció. En els cicles de reducció-oxidació sí que s'observen diferències entre el primer perfil de reducció i els següents, especialment en el cas de la mostra que té ferro com a promotor, on les diferències s'accentuen en cicles successius (fins al quart). S'ha evaluat l'activitat d'aquests catalitzadors en la reacció de desplaçament de gas d'aigua, obtenint uns resultats satisfactoris. Finalment s'han realitzat reduccions a temperatura programada i tests catalítics en la reacció de desplaçament de gas d'aigua amb monòlits funcionalitzats amb cobalt i òxid de zinc (en cap d'ells s'ha introduït promotors). El nivell de conversió assolit és menor que en el cas de catalitzadors en pols, fet que s'associa a la geometria d'aquests sistemes catalítics, però la relació CH4/CO2 és més favorable que en els catalitzadors en pols, el que els converteix en sistemes molt selectius.

Estudi de tecnologies a través de ressonadors acoblats per a la síntesi de filtres

Aquest treball és un estudi de viabilitat sobre una tecnologia, actualment molt desenvolupada i de baix cost, per a la implementació de circuits de microones anomenada LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic), i que permet, entre altres coses, la implementació i miniaturització dels dissenys de circuits de RF i microones gràcies als processos de fabricació i als materials que empra. S’ha comparat aquesta tecnologia, que està a l’abast de la UAB ja que s’utilitza en el departament de química, amb la tecnologia utilitzada en el departament d’electrònica de la UAB, i que es basa en un substrat anomenat Rogers3010. Les característiques electromagnètiques d’uns i altres materials, i les limitacions tecnològiques i de fabricació d’ambdues tecnologies han sigut la base d’aquest estudi.

Why are slip lengths so large in carbon nanotubes?

The enhanced flow in carbon nanotubes is explained using a mathematical model that includes a depletion layer with reduced viscosity near the wall. In the limit of large tubes the model predicts no noticeable enhancement. For smaller tubes the model predicts enhancement that increases as the radius decreases. An analogy between the reduced viscosity and slip-length models shows that the term slip-length is misleading and that on surfaces which are smooth at the nanoscale it may be thought of as a length-scale associated with the size of the depletion region and viscosity ratio. The model therefore provides a physical interpretation of the classical Navier slip condition and explains why `slip-lengths' may be greater than the tube radius.

An R Library for Compositional Data Analysis in Archaeometry

Compositional data naturally arises from the scientific analysis of the chemicalcomposition of archaeological material such as ceramic and glass artefacts. Data of thistype can be explored using a variety of techniques, from standard multivariate methodssuch as principal components analysis and cluster analysis, to methods based upon theuse of log-ratios. The general aim is to identify groups of chemically similar artefactsthat could potentially be used to answer questions of provenance.This paper will demonstrate work in progress on the development of a documentedlibrary of methods, implemented using the statistical package R, for the analysis ofcompositional data. R is an open source package that makes available very powerfulstatistical facilities at no cost. We aim to show how, with the aid of statistical softwaresuch as R, traditional exploratory multivariate analysis can easily be used alongside, orin combination with, specialist techniques of compositional data analysis.The library has been developed from a core of basic R functionality, together withpurpose-written routines arising from our own research (for example that reported atCoDaWork'03). In addition, we have included other appropriate publicly availabletechniques and libraries that have been implemented in R by other authors. Availablefunctions range from standard multivariate techniques through to various approaches tolog-ratio analysis and zero replacement. We also discuss and demonstrate a smallselection of relatively new techniques that have hitherto been little-used inarchaeometric applications involving compositional data. The application of the libraryto the analysis of data arising in archaeometry will be demonstrated; results fromdifferent analyses will be compared; and the utility of the various methods discussed

Compositional data analysis in archaeometry

We shall call an n × p data matrix fully-compositional if the rows sum to a constant, and sub-compositional if the variables are a subset of a fully-compositional data set1. Such data occur widely in archaeometry, where it is common to determine the chemical composition of ceramic, glass, metal or other artefacts using techniques such as neutron activation analysis (NAA), inductively coupled plasma spectroscopy (ICPS), X-ray fluorescence analysis (XRF) etc. Interest often centres on whether there are distinct chemical groups within the data and whether, for example, these can be associated with different origins or manufacturing technologies

La cascarilla cerámica y su uso innovador

The ceramic shell is a material mainly used for making foundry molds. This research demonstrates that ceramic shell can be used for making sculptures with exceptional definition in its finish. The research has identified a number of advantages of the material to meet the challenges of an artist during the making of a sculpture. The research has been developed in six stages: In the first stage data were collected from the chaff as the process material. This was the starting point for research. In the second stage, we have set the appropriate composition of the slurry, both in percentage and type of binder, and firing curve. To this end, we evaluated the application characteristics, thickness, drying, mechanical strength, the reduction coefficient and porosity. In the third stage it was observed that the husk is suitable for all types of materials acting as support. It was also found that the slurry can be used with various sculptural processes: modeling, molding using silicone or plaster mold, shuttering, with internal metal frame, and so on. In addition, we have established methods to repair and modify the husk by hand and power tools. In the fourth stage we have found ways to modify the surface of the husk with other minerals that affect the structure: introduction of filing of copper, bronze and iron in the slurry ceramics, different staining procedure in hot or cold, by enamel slip, and so on. In the fifth stage sculptures were made using the methods established in the previous stages, to verify this hypothesis. The sixth stage, which is annexed, contains a new method to process the ceramic shell as a mold in casting that emerged from the proven methods in the investigation.