Functionalisation of spruce O-acetyl-galactoglucomannans for barrier and composite applications

The increasing use of energy, food, and materials by the growing population in the world is leading to the situation where alternative solutions from renewable carbon resources are sought after. The growing use of plastics depends on the raw-oil production while oil refining are politically governed and required for the polymer manufacturing is not sustainable in terms of carbon footprint. The amount of packaging is also increasing. Packaging is not only utilising cardboard and paper, but also plastics. The synthetic petroleum-derived plastics and inner-coatings in food packaging can be substituted with polymeric material from the renewable resources. The trees in Finnish forests constitute a huge resource, which ought to be utilised more effectively than it is today. One underutilised component of the forests is the wood-derived hemicelluloses, although Spruce Oacetyl-galactoglucomannans (GGMs) have previously shown high potential for material applications and can be recovered in large scale. Hemicelluloses are hydrophilic in their native state, which restrains the use of them for food packaging as non-dry item. To cope with this challenge, we intended to make GGMs more hydrophobic or amphiphilic by chemical grafting and consequently with the focus of using them for barrier applications. Methods of esterification with anhydrides and cationic etherification with a trimethyl ammonium moiety were established. A method of controlled synthesis to obtain the desired properties by the means of altering temperature, reaction time, the quantity of the reagent, and even the solvent for purification of the products was developed. Numerous analytical tools, such as NMR, FTIR, SEC-MALLS/RI, MALDI-TOF-MS, RP-HPLC and polyelectrolyte titration were used to evaluate the products from different perspectives and to acquire parallel proofs of their chemical structure. Modified GGMs with different degree of substitution and the correlating level of hydrophobicity was applied as coatings on cartonboard and on nanofibrillated cellulose-GGM films to exhibit barrier functionality. The water dispersibility in processing was maintained with GGM esters with low DS. The use of chemically functionalised GGM was evaluated for the use as barriers against water, oxygen and grease for the food packaging purposes. The results show undoubtedly that GGM derivatives exhibit high potential to function as a barrier material in food packaging.

Transmission oflight through individually formed fiber- reinforced composite post (Yksilöllisesti muotoillun kuitukomposiittinastan valonläpäisevyys)

Kuitukomposiitista valmistettuja juurikanavanastoja käytetään apuna, kun restauroidaan juurihoidettuja ja kruunuosastaan runsaasti kudosta menettäneitä hampaita. Kliinisen kestävyyden kannalta on tärkeää että nasta kiinnittyy hampaaseen hyvin. Tarvittavan valomäärän saattaminen valokovetuksella pimeään juurikanavaan on vaikeaa ja sen vuoksi nastojen kiinnittämiseen suositellaan kaksoiskovetteista yhdistelmämuovisementtiä, joka kovettuu vain osittain valolla. Jotta nasta ja sementti polymeroituisivat hyvin, nastan hyvä valonläpäisy- ja sirontakyky olisi eduksi. Tehdasvalmisteisten nastojen valonläpäisykyvyn on todettu heikkenevän niiden pituuden kasvaessa. Yksilöllisesti muotoilluilla kuitukomposiittinastoilla, joilla on osittaislomittaismuoviverkostorakenne (semi-IPN) polymeerimatriisi, on todettu tehdasvalmisteisia kuitunastoja parempi sidos nastan ja yhdistelmämuovisementin välillä. Yksilöllisesti muotoilluilla kuitunastoilla näyttäisi myös olevan hyvä valonjohtamiskyky, mutta lisätutkimuksia tarvitaan. Tässä tutkimuksessa selvitettiin yksilöllisesti muotoillun kuitukomposiittinastan (EverStick Post) ja kahden tehdasvalmisteisen (Relyx Fiber Post ja GC Fiber Post) kuitukomposiittina stan valonläpäisevyyttä sekä pituuden vaikutusta niiden valonläpäisykykyyn laboratorio- olosuhteissa. Tutkimushypoteesi oli, että nastojen valonläpäisykyky heikkenee niiden pidentyessä. Tutkimuksessa kaikista nastatyypeistä valmistettiin eripituisia nastoja (4, 8, 12 ja 16 mm). Nastoille tehtiin samanpituiset testikappaleet muoviputkesta ja polyvinyylisiloksaanista, ja nastat asetettiin niiden sisään. Tämän jälkeen nastoja kovetettiin valokovettimella 10 sekuntia, ja läpi päässyt valo mitattiin MARC Resin Calibrator -laitteella. Kontrollina käytettiin tyhjää testikappaletta ilman nastaa. Keskeiseksi tulokseksi saatiin, että yksilöllisesti muotoillulla kuitukomposiittinastalla oli kaikissa pituusryhmissä muita nastoja merkitsevästi parempi valonläpäisykyky. Tulokset osoittivat myös, että kaikkien nastojen valonläpäisevyys laski merkitsevästi nastan pituuden lisääntyessä aina 12 millimetriin asti. Tulosten perusteella yksilöllisesti muotoillulla kuitukomposiittinastalla on tehdasvalmisteista nastaa parempi valonläpäisykyky. Kuitukomposiittinastojen valonläpäisykyky heikkenee niiden pituuden kasvaessa aiempien tutkimusten mukaisesti. Jatkotutkimuksissa tulisi selvittää, miten valonläpäisevyys ja siroaminen vaikuttavat nastan ja sementin polymeroitumiseen ja siten kliiniseen lopputulokseen.

A software engineering approach to distributed systems for composite modeling

The goal of this thesis is to define and validate a software engineering approach for the development of a distributed system for the modeling of composite materials, based on the analysis of various existing software development methods. We reviewed the main features of: (1) software engineering methodologies; (2) distributed system characteristics and their effect on software development; (3) composite materials modeling activities and the requirements for the software development. Using the design science as a research methodology, the distributed system for creating models of composite materials is created and evaluated. Empirical experiments which we conducted showed good convergence of modeled and real processes. During the study, we paid attention to the matter of complexity and importance of distributed system and a deep understanding of modern software engineering methods and tools.

Optimal distance of the light-curing tip for light transmission through the resin composite

Hammaslääketieteessä käytetettävien komposiittien valonläpäisevyys vaihtelee. Samoin LED-valokovettimet eroavat toisistaan valotehonsa ja muotoilunsa perusteella. On yleisesti tiedossa, että valokovettimesta tulevan valon intensiteetti pinta-alayksikköä kohden heikkenee, kun kovettimen etäisyys kasvaa. Toisaalta ei ole tiedossa, miten valokovetettavan kohteen ja valokovettimen kärjen väliin sijoitettu materiaali tarkalleenottaen vaikuttaa valon intensiteettiin eri etäisyyksiä käytettäessä. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää, miten valokovetettavan kohteen ja valokovettimen kärjen väliin asetettava etukäteen polymerisoitu materiaali vaikuttaa valon intensiteettiin eri etäisyyksillä. Tutkimus suoritettiin käyttämällä kahta eri valokovetinta. Jotta etäisyyden vaikutusta valotustehoon voitiin demonstroida, vaihdettiin kovettimen etäisyyttä sensorista 0,2,4,6,8,10mm välillä. Valotehot rekisteröitiin MARC resin calibrator -laitteella. Sensorin ja valokovettimen kärjen väliin asetettavat erilaiset komposiittilevyt olivat valmiiksi kovetettuja,1mm paksuisia, filleripitoisuuksiltaan neljää erilaista muovia. Valotehot rekisteröitiin jokaiselta etäisyydeltä komposiitin ollessa sensorin päällä. Rinnakkaisesti verrattiin myös etäisyyden vaikutusta valotehoon ilman esikovetettua materiaalia kovettimen kärjen ja valoa mittaavan sensorin välissä. Vertailun suorittamiseksi laskettiin intensiteettisuhdeluku muovillisen ja muovittoman arvon välillä aina tietyllä etäisyydellä Valokovettimen kärjen etäisyyden kasvattaminen sensorista (eli valokovetettavasta kohteesta) odotusten mukaisesti pienensi valotehoa. Laittamalla sensorin ja kovettimen väliin komposiittilevy, valoteho pieneni odotetusti vielä enemmän. Tutkittaessa intensiteettisuhdetta (valoteho muovin kanssa : valoteho ilman muovia) kuitenkin huomattiin, että 4-6mm:n kohdalla suhdeluku oli suurempi kuin 0,2,8 ja 10mm kohdalla. Johtopäätöksenä oli, että suurin mahdollinen valokovetusteho saavutetan laittamalla kovetuskärki mahdollisimman lähelle kohdetta. Jos valokovetettavan kohteen ja valokovettimen kärjen välissä oli kiinteä komposiittipalanen, suurin mahdollinen valokovetusteho kohteeseen saavutetaan edelleen laittamalla kovetuskärki kiinni muoviin. Jos etäisyyttä muovin pinnasta sen sijaan kasvatettiin, valokovetusteho ei laskenutkaan niin nopeasti kuin oli odotettu. Tämä voi liittyä siihen, että tehokkaan valokeilan halkaisijan koko on suurempi verrattuna komposiitin sekä sensorin halkaisian kokoon. Toiseksi on arvioitu, että resiinikomposiitin täyteaineet voisivat fokusoida läpi kulkevaa valoa sensoriin. Se, pitääkö tämä ilmiö paikkansa, vaatii kuitenkin enemmän tutkimusta

Metal oxides prepared through the nanocasting approach-mechanistic study, surface interactions and applications in separation

Mesoporous metal oxides are nowadays widely used in various technological applications, for instance in catalysis, biomolecular separations and drug delivery. A popular technique used to synthesize mesoporous metal oxides is the nanocasting process. Mesoporous metal oxide replicas are obtained from the impregnation of a porous template with a metal oxide precursor followed by thermal treatment and removal of the template by etching in NaOH or HF solutions. In a similar manner to the traditional casting wherein the product inherits the features of the mold, the metal oxide replicas are supposed to have an inverse structure of the starting porous template. This is however not the case, as broken or deformed particles and other structural defects have all been experienced during nanocasting experiments. Although the nanocasting technique is widely used, not all the processing steps are well understood. Questions over the fidelity of replication and morphology control are yet to be adequately answered. This work therefore attempts to answer some of these questions by elucidating the nanocasting process, pin pointing the crucial steps involved and how to harness this knowledge in making wholesome replicas which are a true replication of the starting templates. The rich surface chemistry of mesoporous metal oxides is an important reason why they are widely used in applications such as catalysis, biomolecular separation, etc. At times the surface is modified or functionalized with organic species for stability or for a particular application. In this work, nanocast metal oxides (TiO2, ZrO2 and SnO2) and SiO2 were modified with amino-containing molecules using four different approaches, namely (a) covalent bonding of 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES), (b) adsorption of 2-aminoethyl dihydrogen phosphate (AEDP), (c) surface polymerization of aziridine and (d) adsorption of poly(ethylenimine) (PEI) through electrostatic interactions. Afterwards, the hydrolytic stability of each functionalization was investigated at pH 2 and 10 by zeta potential measurements. The modifications were successful except for the AEDP approach which was unable to produce efficient amino-modification on any of the metal oxides used. The APTES, aziridine and PEI amino-modifications were fairly stable at pH 10 for all the metal oxides tested while only AZ and PEI modified-SnO2 were stable at pH 2 after 40 h. Furthermore, the functionalized metal oxides (SiO2, Mn2O3, ZrO2 and SnO2) were packed into columns for capillary liquid chromatography (CLC) and capillary electrochromatography (CEC). Among the functionalized metal oxides, aziridinefunctionalized SiO2, (SiO2-AZ) showed good chemical stability, and was the most useful packing material in both CLC and CEC. Lastly, nanocast metal oxides were synthesized for phosphopeptide enrichment which is a technique used to enrich phosphorylated proteins in biological samples prior to mass spectrometry analysis. By using the nanocasting technique to prepare the metal oxides, the surface area was controlled within a range of 42-75 m2/g thereby enabling an objective comparison of the metal oxides. The binding characteristics of these metal oxides were compared by using samples with different levels of complexity such as synthetic peptides and cell lysates. The results show that nanocast TiO2, ZrO2, Fe2O3 and In2O3 have comparable binding characteristics. Furthermore, In2O3 which is a novel material in phosphopeptide enrichment applications performed comparably with standard TiO2 which is the benchmark for such phosphopeptide enrichment procedures. The performance of the metal oxides was explained by ranking the metal oxides according to their isoelectric points and acidity. Overall, the clarification of the nanocasting process provided in this work will aid the synthesis of metal oxides with true fidelity of replication. Also, the different applications of the metal oxides based on their surface interactions and binding characteristics show the versatility of metal oxide materials. Some of these results can form the basis from which further applications and protocols can be developed.

[Recueil composite].

Contient : S. Ambrosius, De officiis ; Fragments d'un antiphonaire

[Recueil composite].

Contient : Boetius, De institutione musica ; De divinis officiis, libri I-III ; Homeliae [fragments] ; Robertus de Sancto Remigio, Historia Hierosolimitana ; Homeliae super evangelia

Composite Photographs - William Woodruff and his children

The composite includes photos of: Richard Woodruff (1822-1887) brother of Samuel Woodruff, son of William Woodruff. He married Cornelia McCrumb. His son-in- law was Samuel Zimmerman of the bank. Richard was a director of the Niagara Suspension Bridge. Joseph Woodruff (1820-1886) son of William Woodruff. He married Julia Claus. He was the Sherriff of Lincoln County and one of the incorporators of the Zimmerman Bank. Samuel DeVeaux Woodruff (1819-1904) who was the son of William Woodruff. He married Jane Caroline Sanderson (1827-1912) William Woodruff (1793-1860) who was the son of Ezekiel Woodruff who was born on July 29, 1763 and moved to the Niagara area from Litchfield Connecticut. He died in Niagara on Nov. 26, 1836. Henry Counter Woodruff (1833-1916) was the 7th child of William Woodruff. He married Emma Eloise Osgood (1835-1925) Dr. William Woodruff (1830-1908) of London, Ont. was the son of William Woodruff. Helena Woodruff (1828-1892) was the daughter of William Woodruff. She married Joseph Patterson Boomer. Julia Woodruff (1825-1870) was the sister of Samuel DeVeaux Woodruff and the daughter of William Woodruff.

Composite Photographs - Woodruff Family of St. Davids, Upper Canada

Composite of the Woodruff Family of St. Davids, Upper Canada. This composite contains 6 4 ½ cm x 4 cm black and white photographs which include: Samuel DeVeaux Woodruff (1819-1904) [the birth and death dates listed on this composite are 1827-1912, but these are actually his wife’s dates] son of William Woodruff. Joseph Woodruff (1820-1882) [1820-1886] son of William Woodruff. Helena Woodruff (1828-1892) daughter of William Woodruff. Julia Woodruff (1825-1870) daughter of William Woodruff. Dr. William Woodruff (1830-1908) son of William Woodruff. Margaret Clements [Clement] Woodruff (1794-1882) wife of William Woodruff

Síntesis y caracterización de oxidos ceramicos en el sistema SrO-Li2O-TiO2

Tesis (Maestría en Ciencias con Especialidad en Química Analítica) UANL

Estudio de nuevos compuestos en el sistema Cs2O-TiO2-SiO2

Tesis (Maestría en Ciencias con Especialidad en Ingeniería Cerámica) UANL

Envejecimiento artificial para el BAO-TIO2, utilizado como elemento dieléctrico en un capacitor

Tesis ( Maestro en Ciencias de la Ingeniería Mecánica, con Especialidad en Térmica y Fluidos) UANL, 2002

Estudio del sistema CaO - Al2 O3- SnO2 y su aplicación tecnológica en la industria del cemento.

Tesis (Maestría en Ciencias con Orientación en Química de los Materiales) UANL, 2011.

A composite discrete traction vector.

Tesis (Maestría en Ciencias con Orientación en Ingeniería Estructural) UANL, 2013.

Síntesis de nanoestructuras bidimensionales de oro y plata depositadas sobre TiO2 por rocío pirolítico asistido por ultrasonido.

Tesis (Doctorado en Química de los Materiales) UANL, 2011.