Barium-Functionalized Multiwalled Carbon Nanotube Yarns As Low-Work-Function Thermionic Cathodes

Barium-functionalized multiwalled carbon nanotube yarns were fabricated by drawing and twisting multiwalled carbon nanotube forests through a solution containing barium nitrate. After heat activation under vacuum, the functionalized yarns were enriched in barium oxide due to the high surface-to-volume ratio of the nanotubes. The cathodes exhibited good thermionic properties, with a work function as low as 1.73-2.06 eV and thermionic current density that exceeded 185 mA/cm(2) in a field of 850 V/5 mm at 1317 K. The barium-functionalized yarns had high tensile strength of up to 420 MPa and retained strength of similar to 250 MPa after a 2 h activation process. (C) 2008 American Institute of Physics.

Atomistic investigation of the effects of temperature and surface roughness on diffusion bonding between Cu and Al

Molecular dynamics (MD) simulations are carried out to analyze the diffusion bonding at Cu/Al interfaces. The results indicate that the thickness of the interfacial layer is temperature-dependent, with higher temperatures yielding larger thicknesses. At temperatures below 750 K, the interface thickness is found to increase in a stepwise manner as a function of time. At temperatures above 750 K, the thickness increases rapidly and smoothly. When surface roughness is present, the bonding process consists of three stages. In the first stage, surfaces deform under stress, resulting in increased contact areas. The second stage involves significant plastic deformation at the interface as temperature increases, resulting in the disappearance of interstices and full contact of the surface pair. The last stage entails the diffusion of atoms under constant temperature. The bonded specimens show tensile strengths reaching 88% of the ideal Cu/Al contact strength. (c) 2007 Acta Materialia Inc. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Thermophoretic deposition of particles in gas flowing over cold surfaces

Some of the calculated parameters show a maximum value for specimens heat-treated at about 100°C. The tensile strength is, for instance, substantially higher for specimens shock-heated at 100°C than for non-heated ones. Another striking feature is the initial decrease of the diameter observed in specimens heat-treated at 600°C when loaded in uniaxial compression. Both optical microscopy and DSA experiments reveal a large increase in microcracking when the heat-treatment temperature exceeds 300°C.

YAG激光毛化技术进展

二十世纪八十年代，当比利时冶金研究中心(CRM)开发出CO_2激光毛化冷轧辊技术后，尝试用YAG激光进行轧辊毛化一直吸引着众多的研究者，这是因为YAG(1.06μm)激光波长比CO_2(10.6μm)激光波长短一个量级，材料对YAG激光有更高的吸收率，并用YAG激光可以聚焦到更小的光斑尺寸，同时使用电信号驱动的声光开关技术便于对毛化分布进行可设定控制。但是用传统声光调制的YAG激光虽然可以碇以很高的脉冲频率(>30kHz)，但单脉冲有量仅为10mJ左右，难以达到辊面毛化粗糙度的要求，因此人们认为YAG激光用于毛化的主要困难是脉冲能量太小。

The Effect of the Thickness of Fe2 Al5 Phase Layer at Fe/Al Interface on the Mechanics Behavior of Hot Dip Aluminizing Coating

Hot Dip Aluminized Coatings with different thickness were prepared on Q235 steel in aluminum solutions with different temperature for certain time. Through tensile tests and in-situ SEM observations, the effect of the coating's microstructure on the tensile strength of the samples was studied. It was disclosed at certain aluminum solution temperature,transaction layers mainly composed of Fe2 Al5 phase got thicker with time prolonging, and this changed initial crack's extending direction from parallel with to vertical with stretching direction. The change in crack direction decreased tensile strength of samples, thus made the coating easy to break. It was concluded that the existence of thick Fe2 Al5 phase layer was the basic reason for the lowering of tensile strength of the coating.

The use and economic benefits of fibres from sisal hemp (Agave sisalana) leaves as supporting ropes for fishing gear

Sisal hemp (Agave sisalana) leaves were harvested and processed using the beating and decomposition methods. The fibres obtained were washed, dried and finally spurned in to cordage of about 4mm diameter 39 pieces of ropes, each measuring 2 meters were altogether spurned. 30 pieces of these ropes were immersed in water for a period of 24 weeks, 6 were placed in a shaded and airily place and 3 were used for the head and footling of gillnet, sinker line of cast net and the main line of long line. Every other week, the ropes in water and air were tested for its breaking strength using an improved 50kg spring balance. At the end of the experiment, it was found the immersed ropes maintained a tensile strength of over 50kg/F for the first 18 weeks, thereafter; there was a gradual weekly reduction in the strength until the 23rd week when the tensile strength was less than 1kg/F. The cost benefit analysis showed that about 5,3146 tons processed fibers could be obtained fro 1ha. capable of being spenced in to 528300m of 4mm diameter cordage. This paper finally recommended the growth of sisal hemp plants by fisher folks so that there will be constant stock for intermittent harvesting for rope spurning

Controlling wave propagation through nonlinear engineered granular systems

We study the fundamental dynamic behavior of a special class of ordered granular systems in order to design new, structured materials with unique physical properties. The dynamic properties of granular systems are dictated by the nonlinear, Hertzian, potential in compression and zero tensile strength resulting from the discrete material structure. Engineering the underlying particle arrangement of granular systems allows for unique dynamic properties, not observed in natural, disordered granular media. While extensive studies on 1D granular crystals have suggested their usefulness for a variety of engineering applications, considerably less attention has been given to higher-dimensional systems. The extension of these studies in higher dimensions could enable the discovery of richer physical phenomena not possible in 1D, such as spatial redirection and anisotropic energy trapping. We present experiments, numerical simulation (based on a discrete particle model), and in some cases theoretical predictions for several engineered granular systems, studying the effects of particle arrangement on the highly nonlinear transient wave propagation to develop means for controlling the wave propagation pathways. The first component of this thesis studies the stress wave propagation resulting from a localized impulsive loading for three different 2D particle lattice structures: square, centered square, and hexagonal granular crystals. By varying the lattice structure, we observe a wide range of properties for the propagating stress waves: quasi-1D solitary wave propagation, fully 2D wave propagation with tunable wave front shapes, and 2D pulsed wave propagation. Additionally the effects of weak disorder, inevitably present in real granular systems, are investigated. The second half of this thesis studies the solitary wave propagation through 2D and 3D ordered networks of granular chains, reducing the effective density compared to granular crystals by selectively placing wave guiding chains to control the acoustic wave transmission. The rapid wave front amplitude decay exhibited by these granular networks makes them highly attractive for impact mitigation applications. The agreement between experiments, numerical simulations, and applicable theoretical predictions validates the wave guiding capabilities of these engineered granular crystals and networks and opens a wide range of possibilities for the realization of increasingly complex granular material design.

Adesão dos cimentos Epiphany SE e iRoot SP: Resistência à tração e mapeamento dentinário por microscopia digital

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da microestrutura dentinária na adesão de cimentos endodônticos modernos através: do desenvolvimento de uma metodologia para caracterizar microestruturalmente a dentina; da avaliação da resistência de união (através de ensaios de tração) dos cimentos endodônticos Epiphany SE, iRoot SP e AH Plus; da correlação dos dados obtidos da caracterização da microestrutura dentinária e dos ensaios de tração. Trinta terceiros molares inclusos, recém extraídos, foram embutidos em resina epóxi e seccionados 0,5mm abaixo da junção esmalte-dentina. Doze amostras foram eliminadas durante à preparação metalográfica devido à exposição da câmara pulpar. De cada dente, uma área de análise (AA) com 3,25 mm de diâmetro foi mapeada utilizando técnicas de microscopia ótica digital para: captura de ~400 imagens formando um mosaico; análise digital de imagens, obtendo os resultados de quantidade de túbulos (QT) e de fração de área de túbulos (FAT) do mosaico; conversão da imagem do mosaico em um mapa colorido em que as cores estão diretamente relacionadas à densidade de área tubular. As dezoito amostras restantes foram divididas em 3 grupos (N=6), de acordo com o cimento utilizado, para confecção dos corpos de prova para os ensaios de tração. Os valores de da resistência de união (RU) obtidos foram analisados estatisticamente com teste não-pareado t com correção de Welch e pelo teste F para comparar variâncias Os dados de FAT e de QT foram submetidos ao teste de D'Agostino & Pearson revelando-se não normais (P>0,05), o que indica grande variabilidade da amostragem. O cimento Epiphany SE apresentou uma resistência de união significativamente menor que o cimento AH Plus (P <0,05). Os corpos de prova do iRoot SP falharam prematuramente e não foram analisados. A aplicação do teste r de Spearman não demonstrou correlação significativa entre FAT e RU (P>0,05). O MEV de pressão variável foi utilizado para avaliar qualitativamente a superfície de fratura após os ensaios de tração. A análise revelou um padrão de fratura mista para o AH Plus e o Epiphany SE, além de diferenças no tamanho e na forma das partículas desses cimentos, o que pode influenciar no comportamento mecânico. Dentro da amostragem realizada, não se encontrou correlação significativa entre microestrutura dentinária e a resistência de união.

Tenacificação em Nanocompósitos de Poliamida 6 e Argila

Nanocompósitos de poliamida 6 (PA6) e montmorilonita modificada com sal de amônio quaternário têm sido estudados, visando melhorar as propriedades térmicas e mecânicas. De fato os efeitos da nano-escala e da interação carga-matriz resultam em maior módulo de elasticidade e resistência à tração, porém a deformação é reduzida. Assim, nesse trabalho, optou-se por adicionar elastômeros, terpolímero de etileno-propileno-dieno (EPDM) e terpolímero de etileno-propileno-dieno modificado com anidrido maleico (EPDM-MA), ao sistema PA 6/argila organofílica para recuperar os valores de deformação. Foi utilizada montmorilonita modificada com cloreto de dimetildioctadecil amônio. A intercalação por fusão foi realizada em câmara interna de mistura. Além das propriedades mecânicas, térmicas e reológicas, foram investigadas as modificações na cristalinidade da fase PA-6 em função da adição da argila modificada, EPDM e EPDM-MA, detectando-se as variações no grau de cristalinidade e nas temperaturas de fusão e cristalização. Os difratogramas de raios-x revelaram ocorrência de intercalação/esfoliação e também modificação da forma cristalina da PA 6, indicando a formação do cristal gama

A influência do corte com diferentes discos e velocidades na integridade dos espécimes e na resistência adesiva de uma cerâmica a um cimento resinoso dual em ensaio de microtração

Esta pesquisa estudou a influência de diferentes velocidades de corte e marcas de discos diamantados nos valores de resistência adesiva, durante a preparação dos espécimes a serem submetidos à microtração, e na integridade das amostras por meio do microscópio eletrônico de varredura (MEV). Vinte blocos da cerâmica à base de dissilicato de lítio (IPS e.max Press) foram unidos com cimento resinoso (Rely X ARC) a blocos de compósito (Z100), construídos incrementalmente. Foram seguidas as recomendações dos fabricantes no tratamento da superfície da cerâmica e aplicação do cimento resinoso. Após 24 horas em água destilada a 37C, os espécimes foram divididos em dois grupos de discos: marcas Buehler e Extec e subdivididos nas velocidades de 200rpm e 400rpm (B2; E2; B4 e E4, respectivamente). Cada espécime foi cortado em dois eixos perpendiculares para obtenção de palitos com área adesiva de 1,0mm. Para cada condição experimental, os palitos foram separados, aleatoriamente, 15 palitos para análise ao MEV e 30 palitos para serem submetidos à força de tração. As médias de resistência adesiva em MPa foram E4=20,312 ; B4= 24,2 11,3 ; B2= 25,2 9,0 e E2= 28,6 10,4. Na análise estatística, observou-se que os valores de resistência adesiva na velocidade de 200rpm foram significativamente maiores comparados a velocidade de 400rpm, independente do disco empregado. Ao MEV, observou-se melhor integridade dos palitos na velocidade de 200rpm com presença de trincas menos extensas nas bordas externas. Constatou-se também que o disco Extec na velocidade de 400rpm apresentou movimentos excêntricos ao corte e obteve-se maior número de perdas prematuras, uma diminuição significante na média da área total de união (p<0,05), além de diferença significativa nos valores de resistência comparada a velocidade de 200rpm. Concluiu-se que a utilização de diferentes velocidades e sua interação com o disco empregado interfere na integridade dos espécimes e nos valores de resistência adesiva, sendo mais acentuada ao se utilizar o disco da marca Extec.

Utilização de óleos de origem vegetal em substituição aos derivados de petróleo em composições de borracha natural (NR)

A partir da publicação, em 1994, de um relatório que afirmava que a presença de óleos aromáticos pesados, com altos teores de compostos policíclicos, em formulações de borrachas estaria relacionada ao desenvolvimento de doenças como o câncer, associado ao fato da crescente conscientização ambiental na fabricação de produtos elastoméricos, foi iniciado um estudo sobre a substituição do óleo aromático de origem do petróleo por óleos vegetais de menor risco. Nessa Dissertação de Mestrado foi proposta a substituição do óleo aromático derivado do petróleo por óleos vegetais como o de tungue, palma e linhaça, em composições de borracha natural (NR) contendo diferentes teores do copolímero de butadieno-estireno (0, 10 e 50 phr) e diferentes tipos de carga (negro de fumo N330 e negro de fumo N375). As composições obtidas foram avaliadas quanto a propriedades reométricas, mecânicas e fractográficas. Foi observado que não houve variação significativa na viscosidade Mooney, na resistência à tração, no alongamento na ruptura e na dureza Shore das composições de NR SBR1502 quando o óleo aromático foi substituído pelos óleos vegetais, quando diferentes negros de fumo foram utilizados como carga reforçante e quando foram utilizados teores crescentes de SBR1502. Por outro lado, a resistência ao rasgamento das composições de NR SBR1502 apresentaram melhores resultados quando o negro de fumo N375 foi utilizado. A adição de teores crescentes de SR 1502 levou à diminuição dos valores de rasgo. A natureza do óleo utilizado influenciou esse resultado e melhores valores foram obtidos com o óleo de tungue. Os resultados obtidos foram corroborados pela morfologia do material, avaliadas por microscopia eletrônica de varredura

Influência da variação da intensidade de luz, para uma mesma exposição radiante, no comportamento mecânico de uma resina convencional e de uma resina de baixa contração

O presente estudo teve como objetivo avaliar a influência da variação da intensidade de luz, para uma mesma exposição radiante, na resistência à flexão, na microdureza e na resistência à tração diametral de uma resina convencional e de uma resina de baixa contração. Para a confecção dos corpos de prova foram utilizadas as resinas Filtek Z250 (3M ESPE) e Filtek P90 LS (3M ESPE) fotoativadas por meio dos seguintes protocolos: Convencional (400mW/cm por 60 s), Média intensidade (700mW/cm por 34 s) e Alta intensidade (950mW/cm por 26 s). Todos os corpos de prova receberam a mesma exposição radiante de 24J/cm. A resistência à flexão foi avaliada por meio do ensaio de flexão três pontos. Para este ensaio foram confeccionados trinta corpos de prova de cada material (n=10) com dimensões de 10mm x 2mm x 1mm. A avaliação da microdureza Knoop foi obtida a partir de seis discos de cada resina com 5mm de diâmetro por 2mm de espessura (n=2), sendo realizadas cinco indentações em cada espécime. Trinta corpos de prova cílindricos de cada compósito (n=10) com 3mm de diâmetro por 6mm de altura foram confeccionados para a realização do teste de tração diametral. A análise estatística dos resultados obtidos foi realizada por meio do teste de análise de variância (ANOVA) e do teste de múltiplas comparações de Tukey (p < 0.05). A resistência à flexão da resina P90 não foi influenciada de forma significativa pelas diferentes formas de ativação, enquanto a Z250 obteve resultados significantemente maiores para o protocolo de alta intensidade em relação ao convencional. Em todas as intensidades de luz, os resultados da Z250 foram significativamente maiores que os da P90. A microdureza da resina P90 foi estatisticamente maior para o grupo de média intensidade em relação aos outros, já a Z250 não obteve resultados com diferença estatística em relação às formas de ativação. Para a mesma irradiância, a Z250 obteve maiores valores de microdureza do que a P90, com exceção para o protocolo de média intensidade em que não houve diferença estatística entre os materiais. Os valores de resistência à tração não foram influenciados de forma significativa nem pelas diferentes intensidades de luz, nem pelos materiais utilizados. A influência da variação da intensidade de luz depende do tipo de compósito utilizado e da propriedade mecânica avaliada.

Influência de tratamentos térmicos nas propriedades mecânicas e metalúrgicas em liga odontológica à base de níquel-cromo.

É crescente a preocupação com o desenvolvimento de materiais adequados a trabalharem interagindo com o corpo humano. Diversas pesquisas têm sido realizadas no desenvolvimento de biomateriais aplicáveis na odontologia, este empenho é justificável pelo grande número de intervenções cirúrgicas para extração de dentes realizadas em todo o mundo. Durante o processo de fabricação de reconstruções dentárias, que utilizam sistemas metalocerâmicos, é utilizado um tratamento térmico que tem a função de promover a adesão da porcelana ao metal. Entretanto, sabe-se que tratamentos térmicos podem alterar a microestrutura do material metálico, modificando suas propriedades. Este trabalho avaliou as modificações causadas em propriedades mecânicas e microestruturais da liga à base de níquel (FIT CAST-SB) utilizada para fins odontológicos, quando a mesma é submetida ao tratamento térmico para adesão da porcelana (denominado de queima). A liga foi inicialmente fundida através da técnica de centrifugação e cera perdida. Posteriormente, um grupo de amostras (grupo TT) foi submetido ao tratamento térmico de queima para adesão da porcelana e o outro grupo (grupo F), permaneceu apenas submetido ao processo de fundição. Os grupos F e TT foram submetidos a ensaio de tração. Nos grupos F e TT, e no material como recebido pelo fabricante (grupo CR), foram realizados ensaios de microdureza e caracterização microestrutural, esta ultima através da técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os grupos F e CR foram submetidos à análise química quantitativa (em um espectrômetro de emissão atômica) e semi-quantitativa por um sistema de Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) acoplado ao MEV, sendo que esta ultima técnica também foi aplicada ao grupo TT. A técnica de tratamento digital de imagem foi aplicada às micrografias dos grupos F e TT, para a determinação de possíveis modificações quantitativas nas fases presentes, antes e após o tratamento térmico. Todos os resultados dos ensaios foram submetidos ao teste de hipótese nula (H0), para a distribuição t de Student. Concluiu-se que, para as amostras testadas, o limite de resistência foi superior ao fornecido pelo fabricante, respectivamente 559,39 e 545,55 MPa para os grupos F e TT, contra 306 MPa do fabricante. Enquanto o limite de escoamento foi ligeiramente inferior, 218,71 e 240,58 MPa para os grupos F e TT, respectivamente, contra 258 MPa do fabricante. Os resultados de microdureza ficaram entorno de 70HV, superior aos 21HV fornecido pelo fabricante. Pode-se afirmar, com 95% de confiabilidade, que não houve variação nas propriedades mecânicas e na microestrutura (quantidades de fases presentes e tamanho) antes e após a queima para adesão da porcelana, para os corpos de prova testados. A microestrutura da liga, quando observada em MEV no modo elétrons retroespalhados (modo BSE), é formada por uma matriz de estrutura dendrítica e coloração cinza, uma segunda fase interdendrítica de coloração branca e aspecto rendilhado, e precipitados de coloração preta, apresentando também porosidades.

Statistical approach to bulk inclusion initialized damage in films

In experiments, we have found an abnormal relationship between probability of laser induced damage and number density of surface inclusion. From results of X-ray diffraction (XRD) and laser induced damage, we have drawn a conclusion that bulk inclusion plays a key role in damage process. Combining thermo-mechanical damage process and statistics of inclusion density distribution, we have deduced an equation which reflects the relationship between probability of laser induced damage, number density of inclusion, power density of laser pulse, and thickness of films. This model reveals that relationship between critical sizes of the dangerous inclusions (dangerous inclusions refer to the inclusions which can initialize film damage), embedded depth of inclusions, thermal diffusion length and tensile strength of films. This model develops the former work which is the statistics about surface inclusion. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Identificação da fase sigma em uma junta soldada pelo processo TIG manual autógeno de um aço hiperduplex SAF 2707HD (UNS S32707) por difração de raios-x.

O aço inoxidável hiperduplex possui alta resistência a corrosão por pite em ambientes contendo cloretos, quando comparado a outros aços inoxidáveis comercialmente conhecidos. Possui boas propriedades mecânicas, com limite de escoamento superior a 700MPa e limite de resistência a tração em torno de 1000MPa. Essas propriedades o tornam muito atrativos para aplicações em ambientes contendo cloretos, e por isso tem tido destaque na indústria de óleo e gás, refinarias, plataformas offshore, etc. A liga hiperduplex é composta por uma estrutura bifásica, contendo proporções aproximadamente iguais de ferrita e austenita. Esse material possui boa soldabilidade, mas por ser termodinamicamente metaestável, em altas temperaturas pode ocorrer a precipitação de fases intermetálicas não desejáveis, o que resulta em perda de propriedades mecânicas e diminuição da resistência a corrosão. A fase sigma tem sido fortemente estudada, pois é comum sua precipitação nos aços inoxidáveis da família duplex durante o procedimento de soldagem se este não for muito bem controlado. A fase sigma precipita preferencialmente na fase ferrítica, devido a maior concentração de Cr e Mo, que são os elementos formadores da fase. A resistência a corrosão é reduzida e as propriedades mecânicas do material são alteradas o tornando frágil devido a presença da fase sigma. É formada entre 600C e 1000C e possui uma estrutura tetragonal complexa. O objetivo do trabalho foi identificar a possível presença da fase sigma na junta soldada do aço inoxidável hiperduplex SAF 2707 HD (UNS S32707) pelo processo TIG autógeno manual através da difração de raios-x. Nessa pesquisa, foram analisadas uma junta soldada do material pelo processo TIG autógeno manual com arco pulsado. Complementando o estudo foram analisadas seis amostras do aço inoxidável superduplex, sendo que cinco amostras sofreram tratamento térmico para a proposital formação da fase sigma. O refinamento do resultado da difração das amostras foi feito utilizando o método de Rietveld no software Topas Academic versão 4.1. O resultado da amostra soldada de hiperduplex apresentou as fases austenita, ferrita e alguns prováveis óxidos. Os resultados das amostras de superduplex tratadas termicamente apresentaram a fase sigma, conforme esperado na pesquisa, e as fases austenita e ferrita.