Thermal Stress in a Roll-to-Roll Printed Electronics Substrate

The Roll-to-Roll process makes it possible to print electronic products continuously onto a uniform substrate. Printing components on flexible surfaces can bring down the costs of simple electronic devices such as RFID tags, antennas and transistors. The possibility of quickly printing flexible electronic components opens up a wide array of novel products previously too expensive to produce on a large scale. Several different printing methods can be used in Roll-to-Roll printing, such as gravure, spray, offset, flexographic and others. Most of the methods can also be mixed in one production line. Most of them still require years of research to reach a significant commercial level. The research for this thesis was carried out at the Konkuk University Flexible Display Research Center (KU-FDRC) in Seoul, Korea. A system using Roll-to-Roll printing requires that the motion of the web can be controlled in every direction in order to align different layers of ink properly. Between printers the ink is dried with hot air. The effects of thermal expansion on the tension of the web are studied in this work, and a mathematical model was constructed on Matlab and Simulink. Simulations and experiments lead to the conclusion that the thermal expansion of the web has a great influence on the tension of the web. Also, experimental evidence was gained that the particular printing machine used for these experiments at KU-FDRC may have a problem in controlling the speeds of the cylinders which pull the web.

Ariel red "hunter twin" 500

kuv., 14 x 21 cm

Israelin strategisen kommunikaation järjestelyt ja toteutus Cast Lead -operaatiossa

Verkottuneessa ja globaalissa maailmassa ei pelkkään kineettiseen vaikuttamiseen perustuva sodankäynti ole tuottanut enää toivottuja tuloksia ja siksi sekä valtiolliset että ei-valtiolliset toimijat ovatkin kääntäneet katseensa muihin keinoihin. Vaikuttaminen on siirtymässä maa-likeskeisyydestä mielikeskeisyyteen, jossa maaleina ovat kohteen arvot, asenteet, ajatukset ja lopulta identiteetti. Näihin vaikuttamalla halutaan muuttaa kohteen käyttäytymistä omalta kannalta suotuisaan suuntaan. Teknologiset vallankumoukset ovat lisänneet informaation määrää eksponentiaalisesti ja tä-hän globaaliin informaatioon on alati kasvavalla joukolla pääsy lähes milloin ja mistä tahan-sa. Jokainen informaatioon käsiksi pääsevä voi myös ryhtyä tuottamaan informaatiota mui-den saataville, ja tämä viestinnällinen mullistus on vaikuttanut radikaalisti myös länsimaiseen sotataitoon informaation noustessa yhdeksi ratkaisevaksi tekijäksi nykyajan ja tulevaisuuden konflikteissa. Tapahtumista, joista vielä sata vuotta sitten kuultiin vasta päiviä tai viikkoja niiden jälkeen, saadaan tänä päivänä nähdä reaaliaikaista kuvavirtaa mobiilipäätelaitteen vä-lityksellä. Tämä mullistus on pakottanut niin valtiolliset kuin ei-valtiollisetkin toimijat kiin-nittämään entistä enemmän huomiota taisteluun informaatiosta informaatioympäristössä sekä yleisön mielikuvista ja mielipiteistä. Fyysisestä kontaktista voittajana selvinnyt osapuoli voi jäädä häviäjän rooliin, mikäli taistelu informaatiorintamalla hävitään. Totuus on toisarvoista, mielikuvat ratkaisevat. Jotta taistelu mielikuvista, ajatuksista ja asenteista olisi mahdollisimman tehokasta, täytyy kunkin osapuo-len organisoida omat ponnistuksensa resurssien käytön optimoimiseksi karsien päällekkäi-syydet ja ristiriidat omista sanomistaan. Kaikkien eri tahojen täytyy siis sovittaa omat vies-tinsä palvelemaan ylemmän tahon tavoitteita päätyen aina politiikan määrittämään tavoittee- seen. Tätä kutsutaan strategiseksi kommunikaatioksi, jota voidaan pitää ajattelua ohjaavana mallina tai jopa eräänlaisena sotataidollisena paradigmana. Tässä työssä tutkittiin Israelin suorittamaa sotilaallista operaatiota Gazan kaistaleella vuosien 2008 – 2009 vaihteessa. Operaatiosta käytetään yleisesti länsimaissa nimeä Cast Lead. Ope-raation tarkoituksena oli iskeä Gazassa toimivaa, länsimaiden terroristijärjestöksi katsomaa Hamas-järjestöä vastaan ja lopettaa sen tekemät raketti- ja kranaatti-iskut Israeliin. Tutki-muksen tarkoituksena oli selvittää, miten strateginen kommunikaatio oli järjestetty ja toteu-tettu Israelissa operaatioon liittyen. Työ on jatkoa tutkijan esiupseerikurssilla 64 laatimalle työlle ”Psykologinen vaikuttaminen CAST LEAD -operaatiossa”. Lähdemateriaalin avulla muodostettiin strategisen kommunikaation viitekehys, jota käytettiin analyysirunkona teoriaohjaavalle sisällön analyysille. Tutkittavaa operaatiota käsittelevästä avoimista lähteistä kerättyä aineistoa analysoitiin strategisen kommunikaation viitekehyksen kautta keräten havaintoja viitekehyksen eri osa-alueiden esiintymisestä. Tällä tavalla kyettiin muodostamaan kuva Israelin strategisen kommunikaation organisoinnista, eri toimijoista se-kä niiden vastuista ja eri tavoista, joilla viestejä välitettiin millekin kohdeyleisölle. Samalla pyrittiin hahmottelemaan Israelin narratiivia tutkittavaan operaatioon. Työ jakautuu kolmeen osaan. Ensimmäisessä osassa luvuissa yksi ja kaksi käsitellään tutki-muksen teoreettiset taustat, menetelmät ja metodit sekä määritellään keskeisimmät käsitteet. Luvussa kolme käsitellään strategisen kommunikaation osatekijät käsiteanalyysin kautta. Toisessa osassa luvuissa neljä ja viisi käsitellään operaation kulku ja tausta pääpiirteittäin se-kä jaotellaan strategisen kommunikaation viitekehyksen avulla tehdyt havainnot kuvaamaan strategisen kommunikaation toteutumista operaatiossa. Kolmannessa osassa luvussa kuusi käsitellään johtopäätökset sekä arvioidaan tutkimuksen toteutumista sekä jatkotutkimustarpeita. Strategisen kommunikaation viitekehys muodostettiin ulkomaisten ja suomalaisten lähdete-osten avulla. Strategisen kommunikaation käsiteanalyysissä käsiteltiin strategiaa, kommuni-kaatiota sekä näiden taustalla olevia teorioita eri lähteiden avulla ja siten pyrittiin muodosta-maan laaja-alainen kuva siitä, mitä strateginen kommunikaatio on ja miten se toimii. Tutki-muksen aineisto koottiin avoimista lähteistä internetin eri mediatalojen sivuilta ja sitä täy-dennettiin virallisten ja epävirallisten tahojen sivustojen tarjoamalla informaatiolla. Aineiston perusteella kyettiin muodostamaan kuva Israelin strategisen kommunikaation or- ganisoinnista vastuineen sekä hahmottelemaan viestejä, teemoja ja narratiivia. Strategisen kommunikaation vaikuttavuutta tässä operaatiossa on mahdotonta mitata aukottomasti, koska tapaustutkimukselle luonteenomaisesti käsiteltävänä oli ainutlaatuinen tosielämän tapahtuma ja siten suoraa vertailukohtaa ei ole. Verrokkina voidaan kuitenkin käyttää aiempia Israelin sotilaallisia toimia, joissa informaatioympäristöön ei oltu kiinnitetty yhtä paljon huomiota. Näin ollen voidaan vetää johtopäätöksiä operaation vaikuttavuudesta vertailemalla esimer-kiksi näiden ajallisesti läheisten operaatioiden aiheuttamia reaktioita maailmalla.

Kokutai no hongi och Senjinkun – en analys av handböcker för civila och soldater : shintoismens, buddhismens och konfucianismens roll i Japan under andra världskriget

Under andra världskriget rådde en starkt nationalistisk anda i Japan. Bland det mest centrala var att visa lojalitet och vördnad för den japanska kejsaren och staten. Olika handböcker publicerades för att sprida lärorna om statens ideologi och utveckla andan bland japanska soldater och civila. Principer från olika religiösa traditioner blandades samman och inlemmades i lärorna som ingick i handböckerna. I avhandlingen undersöker jag på vilket sätt religiösa doktriner, mer specifikt shintoistiska, buddhistiska och konfucianska, sammanblandades och syntes i ideologin. Mitt fokus ligger på två skrifter, Kokutai no hongi och Senjinkun, som publicerades i Japan under 1930– och 1940–talen för att utveckla den rätta andan inför kriget. Jag gör en tolkande studie av handböckerna för att få en uppfattning av hur de tre religionerna ingick i lärorna inom ideologin. Jag använder mig här av engelska översättningar av skrifterna och stöder mig på tidigare forskning av dem. Förutom det jämför jag de två handböckerna för att se ifall det finns likheter mellan lärorna i dem. Utgående från min studie konstaterar jag att det finns vissa likheter mellan lärorna i de två skrifterna. De tre religionerna hade en viktig roll inom den rådande ideologin. Shintoismen utgjorde grunden för lärorna och de konfucianska och buddhistiska principerna var strukturerade kring de shintoistiska lärorna. Vilken av religionerna som var viktigare än den andra inom ideologin är svårt att avgöra. Alla religionerna var väsentliga beståndsdelar av ideologin.

Roll-to-roll atomic layer deposition process for flexible electronics applications

Atomic Layer Deposition (ALD) is the technology of choice where very thin and highquality films are required. Its advantage is its ability to deposit dense and pinhole-free coatings in a controllable manner. It has already shown promising results in a range of applications, e.g. diffusion barrier coatings for OLED displays, surface passivation layers for solar panels. Spatial Atomic Layer Deposition (SALD) is a concept that allows a dramatic increase in ALD throughput. During the SALD process, the substrate moves between spatially separated zones filled with the respective precursor gases and reagents in such a manner that the exposure sequence replicates the conventional ALD cycle. The present work describes the development of a high-throughput ALD process. Preliminary process studies were made using an SALD reactor designed especially for this purpose. The basic properties of the ALD process were demonstrated using the wellstudied Al2O3 trimethyl aluminium (TMA)+H2O process. It was shown that the SALD reactor is able to deposit uniform films in true ALD mode. The ALD nature of the process was proven by demonstrating self-limiting behaviour and linear film growth. The process behaviour and properties of synthesized films were in good agreement with previous ALD studies. Issues related to anomalous deposition at low temperatures were addressed as well. The quality of the coatings was demonstrated by applying 20 nm of the Al2O3 on to polymer substrate and measuring its moisture barrier properties. The results of tests confirmed the superior properties of the coatings and their suitability for flexible electronics encapsulation. Successful results led to the development of a pilot scale roll-to-roll coating system. It was demonstrated that the system is able to deposit superior quality films with a water transmission rate of 5x10-6 g/m2day at a web speed of 0.25 m/min. That is equivalent to a production rate of 180 m2/day and can be potentially increased by using wider webs. State-of-art film quality, high production rates and repeatable results make SALD the technology of choice for manufacturing ultra-high barrier coatings for flexible electronics.

New methods for controlling twin configurations and characterizing twin boundaries in 5M Ni-Mn-Ga for the development of applications

Traditional methods for studying the magnetic shape memory (MSM) alloys Ni-Mn-Ga include subjecting the entire sample to a uniform magnetic field or completely actuating the sample mechanically. These methods have produced significant results in characterizing the MSM effect, the properties of Ni-Mn-Ga and have pioneered the development of applications from this material. Twin boundaries and their configuration within a Ni-Mn-Ga sample are a key component in the magnetic shape memory effect. Applications that are developed require an understanding of twin boundary characteristics and, more importantly, the ability to predictably control them. Twins have such a critical role that the twinning stress of a Ni-Mn-Ga crystal is the defining characteristic that indicates its quality and significant research has been conducted to minimize this property. This dissertation reports a decrease in the twinning stress, predictably controlling the twin configuration and characterizing the dynamics of twin boundaries. A reduction of the twinning stress is demonstrated by the discovery of Type II twins within Ni-Mn-Ga which have as little as 10% of the twinning stress of traditional Type I twins. Furthermore, new methods of actuating a Ni-Mn-Ga element using localized unidirectional or bidirectional magnetic fields were developed that can predictably control the twin configuration in a localized area of a Ni-Mn-Ga element. This method of controlling the local twin configuration was used in the characterization of twin boundary dynamics. Using a localized magnetic pulse, the velocity and acceleration of a single twin boundary were measured to be 82.5 m/s and 2.9 × 107 m/s2, and the time needed for the twin boundary to nucleate and begin moving was less than 2.8 μs. Using a bidirectional magnetic field from a diametrically magnetized cylindrical magnet, a highly reproducible and controllable local twin configuration was created in a Ni-Mn-Ga element which is the fundamental pumping mechanism in the MSM micropump that has been co-invented and extensively characterized by the author.

Development of modular roll service concepts

The goal of this study was to find and develop new or improved service concepts for rolls in a paper machine and secondary targets were to find out what the KPIs and values of the concepts are. Two methodologies were utilized in researching this problem; firstly sales personnel were interviewed about customer values and KPIs and a questionnaire about service modules were sent out to four BSI (basic sales item) responsible persons. Throughout the research process differences in geographic regions were identified and several customer KPIs and values were discovered. The interviews showed that the main concern for customers is the cost of operations. The goal is to produce the same or in some cases more tons with smaller operating costs. The questionnaire standardized the data about service modules and made it possible to link these values, KPIs and concerns of customers to Valmet’s service offering. Eventually these service modules were used to create a service concepts that offer flexibility, cost savings, safety and peace of mind for the customers. With this new conceptual approach Valmet can more flexibly answer to customer quotations and modify the offering to better generate customer value and customer satisfaction. In addition a new BSI was defined and proposed for pilot projects.