Dielectric relaxation and ferromagnetic resonance in magnetoelectric (Polyvinylidene-fluoride)/ferrite composites

In this work the dielectric properties and ferromagnetic resonance of Polyvinylidene- uoride embedded with 10 wt. % of NiFe2O4 or Ni0.5Zn0.5Fe2O4 nanoparticles are presented. The mechanisms of the dielectric relaxation in these two composites do not differ from each other. For more precise characterization of the dielectric relaxation, a two dimensional distribution of relaxation times was calculated from the temperature dependencies of the complex dielectric permittivity. The results obtained from the 2D distribution and the mean relaxation time are found to be consistent. The dynamics of the dielectric permittivity is described by the Arrhenius law. The energy and attempt time of the dielectric relaxators lie in a narrow energy and time region thus proving that the single type chains of polymer are responsible for a dispersion. The magnetic properties of the composites were investigated using the fer- romagnetic resonance. A single resonance line was observed for both samples. From the temperature dependence (100 K - 310 K) of the resonance eld and linewidth, the origin of the observed line was attributed to the NiFe2O4 and Ni0.5Zn0.5Fe2O4 superparamagnetic nanoparticles. By measuring lms at dif- ferent orientations with respect to the external magnetic eld, the angular dependence of the resonance was observed, indicating the magnetic dipolar in-plane interactions.

Dielectric relaxation dynamics of high-temperature piezoelectric polyimide copolymers

Polyimide co-polymers have been prepared based on different diamines as co-monomers: a diamine without CN groups and a novel synthesized diamine with two CN groups prepared by polycondensation reaction followed by thermal cyclodehydration. Dielectric spectroscopy measurements were performed and the dielectric complex function, ac conductivity and electric modulus of the co-polymers were investigated as a function of CN group content in the frequency range from 0.1 Hz to 107 Hz at temperatures from 25 to 260 °C. For all samples and temperatures above 150ºC, the dielectric constant increases with increasing temperature due to increaseing conductivity. The α-relaxation is just detected for the sample without CN groups, being this relaxation overlapped by the electrical conductivity contributions in the remaining samples. For the copolymer samples and the polymer with CN groups an important Maxwell-Wagner-Sillars contribution is detected. The mechanisms responsible for the dielectric relaxation, conduction process and electric modulus response have been discussed as a function of the CN groups content present in the samples.

Dielectric relaxation of vegetable-based polyurethane

Vegetable-based polyurethane (PU) was prepared in the thin film form by spin coating. This polymer is synthesised from castor oil, which can be extracted from the seeds of a native plant in Brazil called mamona. This polymer is biocompatible and is being used as material for artificial bone. The PU was characterised by dielectric spectroscopy in a wide range of frequency (10(-5) Hz to 10(5) Hz) and by thermally stimulated discharge current (TSDC) measurements. The glass transition temperature (T-g=39degreesC) was determined and using the initial rise method the activation energy was found to be 1.58 eV. (C) 2003 Kluwer Academic Publishers.

Phase transition and dielectric properties of La-doped Pb(Zr, Ti)O-3 antiferroelectric ceramics

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Piezo and Dielectric Properties of PHB-PZT Composite

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Microscopic and dielectric analyses of vanadium and tungsten modified barium zirconium titanate ceramics

Dielectric spectroscopy was used in this study to examine polycrystalline vanadium and tungstendoped BaZr 0.1Ti 0.90O 3 (BZT10:2V and BZT10:2W) ceramics obtained by the mixed oxide method. According to X-ray diffraction analyses, addition of vanadium and tungsten lead to ceramics free of secondary phases. SEM analyses reveal that both dopants result in slower oxygen ion motion and consequently lower grain growth rate. Temperature dependence dielectric study showed normal ferroelectric to paraelectric transition well above the room temperature for the BZT10 and BZT10:2V ceramics. However, BZT10:2W ceramic showed a relaxor-like behavior near phase transition characterized by the empirical parameter γ. Piezoelectric force microscopy images reveals that the piezoelectric coefficient is strongly influenced by type of donor dopant suggesting promising applications for dynamic random access memories and data-storage media. Copyright © 2010 American Scientific Publishers All rights reserved.

Dielectric behavior of epoxy/BaTiO3 composites using nanostructured ceramic fibers obtained by electrospinning

Composite materials made of epoxy resin and barium titanate (BT) electrospun nanostructured fibers were prepared. BT fibers were synthesized from a sol based on barium acetate, titanium isopropoxide, and poly(vinyl pyrrolidone). The fibers were heat-treated at different temperatures and characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM), and Raman spectroscopy. Mats of BT fibers heat-treated at 800 C were embedded in epoxy resin into suitable molds. The composites were characterized by SEM, and dielectric measurements were performed by means of dielectric spectroscopy. The dielectric permittivity and dielectric modulus of epoxy resin/BT-fiber composites were measured for two types of samples: with the electrodes parallel and perpendicular to the BT fiber layers. Interestingly, composite samples with electrodes perpendicular to the fiber layers and a BT content as low as 2 vol % led to dielectric permittivities three times higher than that of pure epoxy resin. © 2013 American Chemical Society.

Influence of Molecular Dynamics on the Dielectric Properties of Poly(9,9-di-n-octylfluorene-alt-benzothiadiazole) -Based Devices

This paper uses Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and Differential Scanning Calorimetry (DSC) techniques to study the molecular relaxations and phase transitions in poly(9,9-di-n-octylfluorene-alt-benzothiadiazole) (F8BT), which has been extensively studied as the active thin film in organic devices. Besides the identification of the glass transition, beta relaxation and crystal-to-crystal phase transition, we correlate such phenomena with dielectric and transport mechanisms in diodes with F8BT as the active layer. The beta relaxation has been assigned to a transition at about 210 K measured by H-1 and C-13 solid state NMR, and can be attributed to local motions in the side chains. The glass transition has been detected by DSC and H-1 NMR. Dielectric spectroscopy (DS) carried out at low frequencies on diodes made from F8BT show two peaks which are coincident with the above transitions. This allowed us to correlate the electrical changes in the film with the onset of specific molecular motions. In addition, DS indicates a third peak related with a crystal-to-crystal phase transition. Finally, these transitions were correlated with changes in the carrier mobility recorded in thin films and published recently.

Space charge and dielectric response measurements to assess insulation aging of low-voltage cables used in nuclear power plants

The current design life of nuclear power plant (NPP) could potentially be extended to 80 years. During this extended plant life, all safety and operationally relevant Instrumentation & Control (I&C) systems are required to meet their designed performance requirements to ensure safe and reliable operation of the NPP, both during normal operation and subsequent to design base events. This in turn requires an adequate and documented qualification and aging management program. It is known that electrical insulation of I&C cables used in safety related circuits can degrade during their life, due to the aging effect of environmental stresses, such as temperature, radiation, vibration, etc., particularly if located in the containment area of the NPP. Thus several condition monitoring techniques are required to assess the state of the insulation. Such techniques can be used to establish a residual lifetime, based on the relationship between condition indicators and ageing stresses, hence, to support a preventive and effective maintenance program. The object of this thesis is to investigate potential electrical aging indicators (diagnostic markers) testing various I&C cable insulations subjected to an accelerated multi-stress (thermal and radiation) aging.

Evaluation de la sarcopénie de la personne agée par la bio-impédance spectroscopique [Multispectral bioimpedance and sarcopenia in the elderly].

The definition of sarcopenia includes both a loss of muscle strength and a decline in functional quality in addition to the loss of muscle protein mass. Multispectral bioimpendance allows bedside assessment of muscle mass. Using this new tool, we performed a pilot study to look for a possible correlation between muscle mass and various tests of muscle strength (grip strength, key-pitch, tip-pinch) and with functional tests (walk speed on 10 meters and Tinetti test). Our study demonstrates a good correlation between muscle mass determined by spectroscopic bioimpendance and muscle strength assessment, but no correlation with functional tests.

Étiopathogenèse de la scoliose idiopathique de l'adolescent : implication de la mélatonine et de l'ostéopontine

La scoliose idiopathique de l’adolescent (SIA) est une maladie dont la cause est encore inconnue, et qui génère des déformations complexes du rachis, du thorax et du bassin. La prévalence est de 4% dans la population adolescente au Québec. Cette pathologie affecte surtout les filles durant leur poussée de croissance pubertaire. Parmi plusieurs hypothèses émises, l’hypothèse neuroendocrinienne, impliquant une déficience en mélatonine comme agent étiologique de la SIA a suscité beaucoup d’intérêt. Cette hypothèse découle du fait que l’ablation de la glande pinéale chez le poulet produit une scoliose ressemblant sous plusieurs aspects à la pathologie humaine. La pertinence biologique de la mélatonine dans la scoliose est controversée, étant donné que la majorité des études chez l’homme n’ont pu mettre en évidence une diminution significative des niveaux de mélatonine circulante chez les patients scoliotiques. Nous avons démontré un dysfonctionnement dans la signalisation de la mélatonine au niveau des tissus musculo-squelettiques chez une série de patients atteints de SIA (Moreau & coll. 2004). Nous avons confirmé ce défaut chez un plus grand nombre de patients ainsi qu’en utilisant une nouvelle technologie (spectroscopie cellulaire diélectrique) n’ayant pas recours à un prétraitement des cellules donnant ainsi des résultats plus précis. Cette technique a montré la présence des mêmes groupes fonctionnels identifiés auparavant par la technique d’AMPc. Le dysfonctionnement de la signalisation de la mélatonine est dû à une phosphorylation accrue des protéines G inhibitrices. Ce défaut pourrait être causé par un déséquilibre de l’activité des kinases et phosphatases capables de réguler la phosphorylation des protéines Gi. Parmi ces kinases, PKCd a suscité initialement notre intérêt vu qu’elle peut phosphoryler les protéines Gi. Nous avons démontré que cette kinase interagit avec le récepteur de la mélatonine MT2 et que cette interaction varie selon le groupe fonctionnel auquel un patient SIA appartient. Par la suite nos travaux se sont dirigés vers la découverte d’effecteurs cellulaires régulés par la mélatonine et plus spécifiquement l’ostéopontine (OPN), compte tenu de son rôle présumé comme mécanorécepteur et dans certaines structures jouant un rôle dans la proprioception, le contrôle postural et la fonction vestibulaire. L’OPN a été identifiée initialement par sa surexpression au niveau protéique et de l’ARNm dans la musculature paraspinale uniquement chez les poulets scoliotiques. Nous avons également utilisé un autre modèle animal, la souris C57Bl/6 naturellement déficiente en mélatonine. Nous avons généré des souris bipèdes en amputant les membres antérieurs de souris OPN KO, des souris CD44 KO ainsi que des souris contrôles C57Bl/6. Nos résultats ont montré qu’aucune souris OPN KO (n=50) ou CD44 KO (n=60) ne développe la maladie, contrairement aux souris contrôles C57Bl/6 (n=50) dont 45% deviennent scoliotiques. Ces résultats nous ont poussés à investiguer le rôle de cette protéine dans l’étiopathogenèse de la maladie chez l’humain. Nos résultats ont montré une augmentation des niveaux circulants d’OPN chez les patients atteints de la SIA et que l’élevation en OPN corrélait avec la sévérité de la maladie. Nos études chez les enfants asymptomatiques nés de parents scoliotiques et qui sont plus à risque de développer la maladie ont aussi démontré des différences significatives au niveau des concentrations en OPN en comparaison avec les sujets sains. En effet, plusieurs enfants à risque présentaient des niveaux d’OPN supérieurs à 800ng/ml suggérant un plus grand risque de développer une scoliose indiquant aussi que l’augmentation des niveaux en OPN précède le début de la maladie.

Déterminants moléculaires de la scoliose idiopathique de l'adolescent

La scoliose est la déformation de la colonne vertébrale la plus répandue. Elle atteint 3 à 4% de la population pédiatrique et dans 85% des cas, aucune cause n’a été identifiée. Ces cas sont appelés idiopathiques et les symptômes apparaissent durant la puberté; d’où le terme de ‘scoliose idiopathique de l’adolescent (SIA). Cette pathologie atteint le plus souvent les jeunes filles, en nombre et en sévérité. Ces dernières années, plusieurs hypothèses ont été proposées afin d’élucider l’étiologie de cette pathologie. Celles-ci ont mis de l’avant différents facteurs génétiques, biochimiques, mécaniques, neurologiques, musculaires ou hormonaux. Plusieurs études ont rapporté des formes familiales de scoliose, soutenant la thèse d’une prédisposition génétique. Nous avons démontré que les patients souffrant de SIA présentent un défaut de signalisation cellulaire médiée par les protéines Gi et un taux élevé d’ostéopontine (OPN) circulante. En utilisant une approche de type ‘gène candidat’, nous avons montré que la protéine tyrosine phosphatase μ (PTPμ) régule l’activité du complexe d’intégrines α5/β1 (récepteur de l’OPN) via la protéine kinase PIPKIγ. Dans ce but, nous avons utilisé des cultures primaires d’ostéoblastes issues de biopsies de patients et de cas traumatiques comme sujets contrôles. Les biopsies osseuses de patients ont été obtenues lors de l’intervention chirurgicale à partir des vertèbres T3 à L4, selon les différentes procédures. Les biopsies issues de cas traumatiques proviennent d’autres types d’os (tibia, crête iliaque, fémur). Les profils d’expression du gène PTPRM (codant pour la protéine PTPμ) ont été étudiés par PCR quantitative (qPCR). Les taux de protéines PTPμ ont été analysés par immunoprécipitation suivi d’un western blot. Pour évaluer le rôle de cette protéine, nous avons bénéficié d’un modèle murin. Machida et al. ont démontré qu’il existe un taux plus élevé de scoliose parmi les souris C57Bl/6 bipèdes obtenues suite à l’amputation des membres supérieurs, sous anesthésie, cinq semaines après la naissance. Nous avons utilisé des cultures primaires d’ostéoblastes issues de la colonne ii vertébrale de souris C57Bl/6 bipèdes, délétées du gène PTPRM (souris dites ‘KO’), afin d’évaluer le niveau de signalisation cellulaire spécifique des protéines Gi par un test fonctionnel: la technique de spectroscopie cellulaire di-électrique (SCD). Selon nos données, 85% des souris bipédales ‘KO’ pour le géne PTPRM développent une scoliose (modérée à sévère) contre 55% des souris contrôles C57Bl6 bipèdes. De plus, les niveaux de PTPμ exprimée par les ostéoblastes de 34 patients SIA se trouvent diminués par comparaison à 17 sujets contrôles. Nos études de souris bipèdes ont montré que l’inactivation du gène PTPRM augmente l’incidence et la sévérité de la scoliose, sans pour autant affecter les taux circulant d’OPN ou l’expression de ses récepteurs. Par ailleurs, dans ce même contexte, nous avons remarqué une augmentation de l’interaction entre l’OPN et l’intégrine β1 en l’absence du gène PTPRM. Les cellules issues de ces souris bipèdes KO montrent une réduction dans leurs niveaux de signalisation cellulaire médiée par les protéines Gi après stimulation par l’OPN. Cette diminution est en grande partie récupérée après traitement des cellules par un siRNA spécifique de la protéine PIPK1γ, substrat de PTPμ qui favorise la fixation de ligands aux intégrines. Ces études apportent les premières indications que la perte d’expression de PTPμ est impliquée dans le développement de la SIA, en amplifiant probablement l’effet inhibiteur de l’OPN sur la signalisation cellulaire médiée par les protéines Gi. Ces études permettent une meilleure compréhension de l’étiologie de la SIA. Elles pourraient avoir une contribution importante dans le développement futur de méthodes diagnostique et thérapeuthique dans le but d'arrete l’apparition et l’évolution de la maladie chez les enfants atteints.

Design and Development of Instrumentation Systems to determine the Dry Rubber Content in Natural Rubber Latex

Hevea latex is a natural biological liquid of very complex composition .Besides rubber hydrocarbons,it contains many proteinous and resinous substances,carbohydrates,inorganic matter,water,and others.The Dry Rubber Content (DRC) of latex varies according to season, tapping system,weather,soil conditions ,clone,age of the tree etc. The true DRC of the latex must be determined to ensure fair prices for the latex during commercial exchange.The DRC of Hevea latex is a very familiar term to all in the rubber industry.It has been the basis for incentive payments to tappers who bring in more than the daily agreed poundage of latex.It is an important parameter for rubber and latex processing industries for automation and verious decesion making processes.This thesis embodies the efforts made by me to determine the DRC of rubber latex following different analytical tools such as MIR absorption,thermal analysis.dielectric spectroscopy and NIR reflectance.The rubber industry is still Looking for a compact instrument that is accurate economical,easy to use and environment friendly.I hope the results presented in this thesis will help to realise this goal in the near future.

Chemical, physical and electrical properties of aged dodecylbenzene 3: thermal ageing of mixed isomers in nitrogen and under sealed conditions

Commercial dodecylbenzene cable fluid was aged at temperatures of 105 and 135 degrees C in dry oxygen-free nitrogen. In addition, selected samples were aged at 135 degrees C under sealed conditions where air was excluded from the headspace above the oil. A variety of analytical techniques, such as ultra-violet visible and infra-red spectroscopy, acid number and water content measurements, were then used to characterize the aged oils. In addition, their electrical properties were assessed by dielectric spectroscopy. Compared with ageing in air, the ageing rate was reduced significantly and, as expected, no major oxidation peaks were detected in the infrared spectrometer. Significantly, very little absorbance at 680 nm ("red absorbers") was detected in samples aged with copper and, consequentially, no large increases in dielectric loss were recorded within the ageing times considered here. This study compliments previous investigations on cable fluid and 1-phenyldodecane aged in air and show that the same ageing indicators are valid in oils aged under conditions which more closely resemble those found in high voltage plant.

Characterisation of blends based on hydroxyethylcellulose and maleic acid-alt-methyl vinyl ether

Hydrophilic polymeric films based on blends of hydroxyethylcellulose and maleic acid-co-methyl vinyl ether were produced by casting from aqueous solutions. The physicochemical properties of the blends have been assessed using Fourier transform infrared spectroscopy, thermal gravimetric analysis, differential scanning calorimetry, dielectric spectroscopy, etc. The pristine films exhibit complete miscibility due to the formation of intermacromolecular hydrogen bonding. The thermal treatment of the blend films leads to cross-linking via intermacromolecular esterification and anhydride formation. The cross-linked materials are able to swell in water and their swelling degree can be easily controlled by temperature and thermal treatment time. The formation of the crosslinks is apparent in the dynamic properties of the blends as observed through the mechanical relaxation and dielectric relaxation spectra. The dielectric characteristics of the material are influenced by the effects of change in the local structure of the blend on the ionic conduction processes and the rate of dipolar relaxation. Separation of these processes is attempted using the dielectric modulus method. Significant deviations from a simple additive rule of mixing on the activation energy are observed consistent with hydrogen bonding and crosslinking of the matrix. This paper indicates a method for the creation of films with good mechanical and physical characteristics by exposing the blends to a relatively mild thermal treatment.