Thermodynamic damage mechanism of transparent films caused by a low-power laser

A new model for analyzing the laser-induced damage process is provided. In many damage pits, the melted residue can been found. This is evidence of the phase change of materials. Therefore the phase change of materials is incorporated into the mechanical damage mechanism of films. Three sequential stages are discussed: no phase change, liquid phase change, and gas phase change. To study the damage mechanism and process, two kinds of stress have been considered: thermal stress and deformation stress. The former is caused by the temperature gradient and the latter is caused by high-pressure drive deformation. The theory described can determine the size of the damage pit. (c) 2006 Optical Society of America.

Desenvolvimento e avaliação de novas abordagens de modelagem de processos de separação em leito móvel simulado

O Leito Móvel Simulado (LMS) é um processo de separação de compostos por adsorção muito eficiente, por trabalhar em um regime contínuo e também possuir fluxo contracorrente da fase sólida. Dentre as diversas aplicações, este processo tem se destacado na resolução de petroquímicos e principalmente na atualidade na separação de misturas racêmicas que são separações de um grau elevado de dificuldade. Neste trabalho foram propostas duas novas abordagens na modelagem do LMS, a abordagem Stepwise e a abordagem Front Velocity. Na modelagem Stepwise as colunas cromatográficas do LMS foram modeladas com uma abordagem discreta, onde cada uma delas teve seu domínio dividido em N células de mistura interligadas em série, e as concentrações dos compostos nas fases líquida e sólida foram simuladas usando duas cinéticas de transferência de massa distintas. Essa abordagem pressupõe que as interações decorrentes da transferência de massa entre as moléculas do composto nas suas fases líquida e sólida ocorram somente na superfície, de forma que com essa suposição pode-se admitir que o volume ocupado por cada molécula nas fases sólida e líquida é o mesmo, o que implica que o fator de residência pode ser considerado igual a constante de equilíbrio. Para descrever a transferência de massa que ocorre no processo cromatográfico a abordagem Front Velocity estabelece que a convecção é a fase dominante no transporte de soluto ao longo da coluna cromatográfica. O Front Velocity é um modelo discreto (etapas) em que a vazão determina o avanço da fase líquida ao longo da coluna. As etapas são: avanço da fase líquida e posterior transporte de massa entre as fases líquida e sólida, este último no mesmo intervalo de tempo. Desta forma, o fluxo volumétrico experimental é utilizado para a discretização dos volumes de controle que se deslocam ao longo da coluna porosa com a mesma velocidade da fase líquida. A transferência de massa foi representada por dois mecanismos cinéticos distintos, sem (tipo linear) e com capacidade máxima de adsorção (tipo Langmuir). Ambas as abordagens propostas foram estudadas e avaliadas mediante a comparação com dados experimentais de separação em LMS do anestésico cetamina e, posteriormente, com o fármaco Verapamil. Também foram comparados com as simulações do modelo de equilíbrio dispersivo para o caso da Cetamina, usado por Santos (2004), e para o caso do Verapamil (Perna 2013). Na etapa de caracterização da coluna cromatográfica as novas abordagens foram associadas à ferramenta inversa R2W de forma a determinar os parâmetros globais de transferência de massa apenas usando os tempos experimentais de residência de cada enantiômero na coluna de cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Na segunda etapa os modelos cinéticos desenvolvidos nas abordagens foram aplicados nas colunas do LMS com os valores determinados na caracterização da coluna cromatográfica, para a simulação do processo de separação contínua. Os resultados das simulações mostram boa concordância entre as duas abordagens propostas e os experimentos de pulso para a caracterização da coluna na separação enantiomérica da cetamina ao longo do tempo. As simulações da separação em LMS, tanto do Verapamil quando da Cetamina apresentam uma discrepância com os dados experimentais nos primeiros ciclos, entretanto após esses ciclos iniciais a correlação entre os dados experimentais e as simulações. Para o caso da separação da cetamina (Santos, 2004), a qual a concentração da alimentação era relativamente baixa, os modelos foram capazes de predizer o processo de separação com as cinéticas Linear e Langmuir. No caso da separação do Verapamil (Perna, 2013), onde a concentração da alimentação é relativamente alta, somente a cinética de Langmuir representou o processo, devido a cinética Linear não representar a saturação das colunas cromatográficas. De acordo como o estudo conduzido ambas as abordagens propostas mostraram-se ferramentas com potencial na predição do comportamento cromatográfico de uma amostra em um experimento de pulso, assim como na simulação da separação de um composto no LMS, apesar das pequenas discrepâncias apresentadas nos primeiros ciclos de trabalho do LMS. Além disso, podem ser facilmente implementadas e aplicadas na análise do processo, pois requer um baixo número de parâmetros e são constituídas de equações diferenciais ordinárias.

Modelagem e simulação da decomposição térmica do óleo mineral isolante aplicadas à classificação de defeitos em transformadores de potência

A análise de gases dissolvidos tem sido aplicada há décadas como a principal técnica de manutenção preditiva para diagnosticar defeitos incipientes em transformadores de potência, tendo em vista que a decomposição do óleo mineral isolante produz gases que permanecem dissolvidos na fase líquida. Entretanto, apesar da importância desta técnica, os métodos de diagnóstico mais conhecidos são baseados em constatações de modelos termodinâmicos e composicionais simplificados para a decomposição térmica do óleo mineral isolante, em conjunto com dados empíricos. Os resultados de simulação obtidos a partir desses modelos não reproduzem satisfatoriamente os dados empíricos. Este trabalho propõe um modelo termodinâmico flexível aprimorado para mimetizar o efeito da cinética de formação de sólidos como restrição ao equilíbrio e seleciona, entre quatro modelos composicionais, aquele que apresenta o melhor desempenho na simulação da decomposição térmica do óleo mineral isolante. Os resultados de simulação obtidos a partir do modelo proposto apresentaram uma melhor adequação a dados empíricos do que aqueles obtidos a partir dos modelos clássicos. O modelo propostofoi, ainda, aplicado ao desenvolvimento de um método de diagnóstico com base fenomenológica.Os desempenhos desta nova proposta fenomenológica e de métodos clássicos de diagnóstico por análise de gases dissolvidos foram comparados e discutidos; o método proposto alcançou desempenho superior a vários métodos usualmente empregados nessa área do conhecimento. E, ainda, um procedimento geral para a aplicação do novo método de diagnóstico é descrito

Experimentos numéricos para deposição de parafinas com modelo Multisólido

Este trabalho objetiva a construção de estruturas robustas e computacionalmente eficientes para a solução do problema de deposição de parafinas do ponto de vista do equilíbrio sólido-líquido. São avaliados diversos modelos termodinâmicos para a fase líquida: equação de estado de Peng-Robinson e os modelos de coeficiente de atividade de Solução Ideal, Wilson, UNIQUAC e UNIFAC. A fase sólida é caracterizada pelo modelo Multisólido. A previsão de formação de fase sólida é inicialmente prevista por um teste de estabilidade termodinâmica. Posteriormente, o sistema de equações não lineares que caracteriza o equilíbrio termodinâmico e as equações de balanço material é resolvido por três abordagens numéricas: método de Newton multivariável, método de Broyden e método Newton-Armijo. Diversos experimentos numéricos foram conduzidos de modo a avaliar os tempos de computação e a robustez frente a diversos cenários de estimativas iniciais dos métodos numéricos para os diferentes modelos e diferentes misturas. Os resultados indicam para a possibilidade de construção de arcabouços computacionais eficientes e robustos, que podem ser empregados acoplados a simuladores de escoamento em dutos, por exemplo.

Development of non-weak link bulk YBCO grain boundaries for high magnetic field eegimeering applications

A non-weak link joining technique has been developed for YBCO pseudo-crystals fabricated by seeded peritectic solidification based on the formation of a liquid phase which segregates from the platelet boundaries at temperatures above = 920 °C. Electrical and magnetic measurements on these boundaries suggest that their irreversibility field can be as high as 7 T at 77 K in fully oxygenated pseudo-crystals joined along their crystallographic ab-planes which is comparable to the irreversibility behaviour of the adjacent YBCO grains. © 1999 IEEE.

液相体系芳香卤化物催化加氢降解研究

芳香卤化物是应用非常广泛的重要化工原料，多数具有强毒性和难以生物降解特性，对人类健康和自然环境造成了严重的威胁。催化加氢是一种先进、绿色处理技术，安全无毒物排放，降解产物还可以回收利用，受到研究者广泛关注。用催化加氢技术降解芳香卤化物具有应用价值和科学意义。 本文主要以Raney Ni为催化剂，氢气为氢源，研究了液相条件下，以氯苯为模型分子的催化加氢脱氯反应。详细讨论了在有机溶剂/水混合体系中溶剂、碱和温度等因素对催化剂活性和氯苯加氢脱氯的影响；探讨了催化剂失活的主要原因以及水促进催化剂活性和稳定性的原因；完善了一种适合降解氯代有机物的体系，并将其应用到了多氯代苯和持久性有机污染物

Inkjet-printed graphene electronics.

We demonstrate inkjet printing as a viable method for large-area fabrication of graphene devices. We produce a graphene-based ink by liquid phase exfoliation of graphite in N-methylpyrrolidone. We use it to print thin-film transistors, with mobilities up to ∼95 cm(2) V(-1) s(-1), as well as transparent and conductive patterns, with ∼80% transmittance and ∼30 kΩ/□ sheet resistance. This paves the way to all-printed, flexible, and transparent graphene devices on arbitrary substrates.

Investigation of DyBa2Cu3O7-d superconducting domains grown by the infiltration technique starting with small size Dy-211 particles

An infiltration and growth process is here used as an alternative to the classical top-seeded melt-textured growth process for the production of Dy-123 single-domains with finely dispersed small size Dy-211 particles. The starting materials are the 211-particles and a barium and copper rich liquid phase precursor. The infiltration and growth process allows for controlling both the spatial and size distribution of the 211-particles in the final superconducting 123-single-domain. The main parameters (set-ups, maximum processing temperature with respect to the peritectic temperature, nature of reactant, porosity of the 211-preform) of the infiltration and growth process are discussed. Moreover, different processes of chimie douce are shown in order to produce Dy-211 particles with controlled shape and size, particles that can be used as precursors for the infiltration and growth process. © 2005 IOP Publishing Ltd.

Hydrodynamics in an expanded bed of large size ion-exchange resin, and natural product adsorption

Successful applications of expanded bed adsorption (EBA) technology have been widely reported in the literature for protein purification. Little has been reported on the recovery of natural products and active components of Chinese herbal preparations using EBA technology. In this study, the hydrodynamic behavior in an expanded bed of cation resin, 001 x 7 Styrene-DVB, was investigated. Ephedrine hydrochloride (EH) was used as a model natural product to test the dynamic binding capacity (DBC) in the expanded bed. EBA of EH directly from a feedstock containing powdered herbs has also been investigated. These particles are different from commercially available expanded bed adsorbents by virtue of their large size (20S to 1030 gm). When the adsorbent bed is expanded to approximately 1.3 to 1.5 times its settled bed height, the axial liquid-phase dispersion coefficient was found to be of the order 10(-5) m(2) s(-1), which falls into the range 1.0 x 10(-6) to 1.0 X 10(-5) m(2) s(-1) observed previously in protein purification. Because of the favorable column efficiency (low axial dispersion coefficient), the recovery yield and purification factor values of EH directly from a feedstock reached 86.5% and 18, respectively. The results suggest that EBA technology holds promise for the recovery of natural products and active components of Chinese herbal preparations.

Influence of AlN buffer layer thickness on structural properties of GaN epilayer grown on Si (111) substrate with AlGaN interlayer

We present the growth of GaN epilayer on Si (111) substrate with a single AlGaN interlayer sandwiched between the GaN epilayer and AlN buffer layer by using the metalorganic chemical vapour deposition. The influence of the AlN buffer layer thickness on structural properties of the GaN epilayer has been investigated by scanning electron microscopy, atomic force microscopy, optical microscopy and high-resolution x-ray diffraction. It is found that an AlN buffer layer with the appropriate thickness plays an important role in increasing compressive strain and improving crystal quality during the growth of AlGaN interlayer, which can introduce a more compressive strain into the subsequent grown GaN layer, and reduce the crack density and threading dislocation density in GaN film.

Structural and optical properties of Al1-xInxN epilayers on GaN template grown by metalorganic chemical vapor deposition

This paper reports that Al1-xInxN epilayers were grown on GaN template by metalorganic chemical vapor deposition with an In content of 7%-20%. X-ray diffraction results indicate that all these Al1-xInxN epilayers have a relatively low density of threading dislocations. Rutherford backscattering/channeling measurements provide the exact compositional information and show that a gradual variation in composition of the Al1-xInxN epilayer happens along the growth direction. The experimental results of optical reflection clearly show the bandgap energies of Al1-xInxN epilayers. A bowing parameter of 6.5 eV is obtained from the compositional dependence of the energy gap. The cathodoluminescence peak energy of the Al1-xInxN epilayer is much lower than its bandgap, indicating a relatively large Stokes shift in the Al1-xInxN sample.

Effects of AlGaN/AlN Stacked Interlayers on GaN Growth on Si (111)

We report the growth of high quality and crack-free GaN film on Si (111) substrate using Al0.2Ga0.8N/AlN stacked interlayers. Compared with the previously used single AlN interlayer, the AlGaN/AlN stacked interlayers can more effectively reduce the tensile stress inside the GaN layer. The cross-sectional TEM image reveals the bending and annihilation of threading dislocations (TDs) in the overgrown GaN film which leads to a decrease of TD density.

Enhanced electroluminescence intensity of InGaN/GaN multi-quantum-wells based on Mg-doped GaN annealed in O-2

InGaN/GaN multi-quantum-well blue (461 +/- 4 nm) light emitting diodes with higher electroluminescence intensity are obtained by postgrowth thermal annealing at 720 C in O-2-ambient. Based on our first-principle total-energy calculations, we conclude that besides dissociating the Mg-H complex by forming H2O, annealing in O-2 has another positive effect on the activation of acceptor Mg in GaN. Mg can be further activated by the formation of an impurity band above the valence band maximum of host GaN from the passivated Mg-Ga-O-N complex. Our calculated ionization energy for acceptor Mg in the passivated system is about 30 meV shallower than that in pure GaN, in good agreement with previous experimental measurement. Our model can explain that the enhanced electroluminescence intensity of InGaN/GaN MQWs based on Mg-doped p-type GaN is due to a decrease in the ionization energy of Mg acceptor with the presence of oxygen. (C) 2008 American Institute of Physics.

A simple route of morphology control and structural and optical properties of ZnO grown by metal-organic chemical vapour deposition

Employing the metal-organic chemical vapour deposition (MOCVD) technique, we prepare ZnO samples with different morphologies from the film to nanorods through conveniently changing the bubbled diethylzinc flux (BDF) and the carrier gas flux of oxygen (OCGF). The scanning electron microscope images indicate that small BDF and OCGF induce two-dimensional growth while the large ones avail quasi-one-dimensional growth. X-ray diffraction (XRD) and Raman scattering analyses show that all of the morphology-dependent ZnO samples are of high crystal quality with a c-axis orientation. From the precise shifts of the 2 theta. locations of ZnO (002) face in the XRD patterns and the E-2(high) locations in the Raman spectra, we deduce that the compressive stress forms in the ZnO samples and is strengthened with the increasing BDF and OCGF. Photoluminescence spectroscopy results show all the samples have a sharp ultraviolet luminescent band without any defects-related emission. Upon the experiments a possible growth mechanism is proposed.

Fabrication and excitation-power-density-dependent micro-photoluminescence of hexagonal nanopillars with a single InGaAs/GaAs quantum well

Hexagonal nanopillars with a single InGaAs/GaAs quantum well (QW) were fabricated on a GaAs (111) B substrate by selective-area metal-organic vapor phase epitaxy. The standard deviations in diameter and height of the nanopillars are about 2% and 5%, respectively. Zincblende structure and rotation twins were identified in both the GaAs and the InGaAs layers by electron diffraction. The excitation-power-density-dependent micro-photoluminescence (mu-PL) of the nanopillars was measured at 4.2, 50, 100 and 150 K. It was shown that, with increasing excitation power density, the mu-PL peak's positions shift to a higher energy, and their intensity and width increase, which were rationalized using a model that includes the effects of piezoelectricity, photon-screening and band-filling. It was also revealed that the rotation twins significantly reduce the diffusion length of the carriers in the nanopillars, compared to that in the regular semiconductors.