Heat Transfer of Aviation Kerosene at Supercritical Conditions

The heat transfer characteristics of China no. 3 kerosene were investigated experimentally and analytically under conditions relevant to a regenerative cooling system for scramjet applications. A test facility developed for the present study can handle kerosene in a temperature range of 300-1000 K, a pressure range of 2.6-5 MPa, and a mass How rate range of 10-100 g/s. In addition, the test section was uniquely designed such that both the wall temperature and the bulk fuel temperature were measured at the same location along the flowpath. The measured temperature distributions were then used to analytically deduce the local heat transfer characteristics. A 10-component kerosene surrogate was proposed and employed to calculate the fuel thermodynamic and transport properties that were required in the heat transfer analysis. Results revealed drastic changes in the fuel flow properties and heat transfer characteristics when kerosene approached its critical state. Convective heat transfer enhancement was also found as kerosene became supercritical. The heat transfer correlation in the relatively low-fuel-temperature region yielded a similar result to other commonly used jet fuels, such as JP-7 and JP-8, at compressed liquid states. In the high-fuel-temperature region, near and beyond the critical temperature, heat transfer enhancement was observed; hence, the associated correlation showed a more significant Reynolds number dependency.

用钛宝石再生放大器产生高重复率啁啾脉冲列

针对啁啾脉冲放大技术建成的钛宝石激光装置，提出一种获得高重复率激光脉冲列的方法．通过改变钛宝石再生放大器中泡克耳斯盒电光开关的传统工作模式，使得腔内放大的脉冲从某特定时刻起，每当在腔内往返一次就以一定的倒出比例（倒出率）倒出腔内脉冲能量的一部分，从而可以在有限的时间段内产生高重复率的啁啾激光脉冲列．基于Franz-Nodvik放大理论，建立了该高重复率再生放大器的理论模型，通过数值计算，系统地分析了初始增益、倒出时刻、倒出率对输出的脉冲序列的影响．在抽运功率为35mJ、倒出率为1／2的实验条件下，通过腔外

Resource utilization practices and sustainable development at the Lake Chad basin

The paper examines the resource utilization practices of the Lake Chad in view of the need for sustainable development of the natural resources of the area, which are being recklessly exploited. The issues of obnoxious fishing practices, inappropriate agricultural practices, indiscriminate grazing, reckless fuel-wood harvesting, water pollution etc were discussed. There are clear indications that the current resources utilization practices are pushing the natural resources of the area beyond the limit of their regenerative capacity. This is traceable to institutional weakness and inadequate management strategies at the Lake Chad basin. Suggestions were made towards witnessing a change of attitude to resource use, exploitation and management strategies

Beyond the blur: Construction and characterization of the first autonomous AO system and An AO survey of magnetar proper motions

Adaptive optics (AO) corrects distortions created by atmospheric turbulence and delivers diffraction-limited images on ground-based telescopes. The vastly improved spatial resolution and sensitivity has been utilized for studying everything from the magnetic fields of sunspots upto the internal dynamics of high-redshift galaxies. This thesis about AO science from small and large telescopes is divided into two parts: Robo-AO and magnetar kinematics.

In the first part, I discuss the construction and performance of the world’s first fully autonomous visible light AO system, Robo-AO, at the Palomar 60-inch telescope. Robo-AO operates extremely efficiently with an overhead < 50s, typically observing about 22 targets every hour. We have performed large AO programs observing a total of over 7,500 targets since May 2012. In the visible band, the images have a Strehl ratio of about 10% and achieve a contrast of upto 6 magnitudes at a separation of 1′′. The full-width at half maximum achieved is 110–130 milli-arcsecond. I describe how Robo-AO is used to constrain the evolutionary models of low-mass pre-main-sequence stars by measuring resolved spectral energy distributions of stellar multiples in the visible band, more than doubling the current sample. I conclude this part with a discussion of possible future improvements to the Robo-AO system.

In the second part, I describe a study of magnetar kinematics using high-resolution near-infrared (NIR) AO imaging from the 10-meter Keck II telescope. Measuring the proper motions of five magnetars with a precision of upto 0.7 milli-arcsecond/yr, we have more than tripled the previously known sample of magnetar proper motions and proved that magnetar kinematics are equivalent to those of radio pulsars. We conclusively showed that SGR 1900+14 and SGR 1806-20 were ejected from the stellar clusters with which they were traditionally associated. The inferred kinematic ages of these two magnetars are 6±1.8 kyr and 650±300 yr respectively. These ages are a factor of three to four times greater than their respective characteristic ages. The calculated braking index is close to unity as compared to three for the vacuum dipole model and 2.5-2.8 as measured for young pulsars. I conclude this section by describing a search for NIR counterparts of new magnetars and a future promise of polarimetric investigation of a magnetars’ NIR emission mechanism.

再生放大器宽带光谱整形的双折射片设计

提出了一种用于再生放大器中展宽光谱的双折射片的设计方法，利用这种方法设计了厚度为761微米的石英双折射片，并将其插入钛宝石再生放大器中，有效抑制了增益窄化效应，实验的结果和理论计算一致。使用设计的石英双折射片后光谱带宽由使用前的28nm展宽到了62nm，最后压缩脉冲为23fs。

Generation of 17-TW 23-fs pulses with a two-stage Ti : Sapphire amplifier at repetition rate 10 Hz

We have developed a two-stage Ti:sapphire amplifier system which can produce 17-TW/23-fs pulses at a repetition rate 10 MHz. A birefringent plate is used in the regenerative amplifier to alleviate gain narrowing, while an all-reflective cylindrical-mirror-based pulse stretcher and an acousto-optic programmable dispersive filter (AOPDF) are used to compensate for the higher order dispersion of the system.

The Green Paradox and Learning-by-doing in the Renewable Energy Sector

21 p.

Flexible microimplants for in vivo sensing

The work in this thesis develops two types of microimplants for the application of cardiovascular in vivo biomedical sensing, one for short-term diagnosis and the other for long-term monitoring.

Despite advances in diagnosis and therapy, atherosclerotic cardiovascular disease remains the leading cause of morbidity and mortality in the Western world. Predicting metabolically active atherosclerotic plaques has remained an unmet clinical need. A stretchable impedance sensor manifested as a pair of quasi-concentric microelectrodes was developed to detect unstable intravascular. By integrating the impedance sensor with a cardiac catheter, high-resolution Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) measurements can be conducted during cardiac catheterization. An inflatable silicone balloon is added to the sensor to secure a well-controlled contact with the plaque under test in vivo. By deploying the device to the explants of NZW rabbit aorta and live animals, distinct EIS measurements were observed for unstable atherosclerotic plaques that harbored active lipids and inflammatory cells.

On the other hand, zebrafish (Danio rerio) is an emerging genetic model for heart regenerative medicine. In humans, myocardial infarction results in the irreversible loss of cardiomyocytes. Zebrafish hearts can fully regenerate after two months with 20% ventricular resection. Long-term electrocardiogram (ECG) recording can characterize the heart regeneration in a functional dimension. A flexible microelectrode membrane was developed to be percutaneously implanted onto a zebrafish heart and record epicardial ECG signals from specific regions on it. Region-specific aberrant cardiac signals were obtained from injured and regenerated hearts. Following that, in order to achieve continuous and wireless recording from non-sedated and non-restricted small animal models, a wireless ECG recording system was designed for the microelectrode membrane, prototyped on a printed circuit board and demonstrated on a one-day-old neonatal mouse. Furthermore, a flexible and compact parylene C printed circuit membrane was used as the integration platform for the wireless ECG recording electronics. A substantially miniature wireless ECG recording system was achieved.

O uso de células-tronco na regeneração dos tecidos dentários e periodonto

Os estudos abordando a regeneração dos tecidos dentários ganharam uma nova perspectiva com a utilização das células-tronco. E novas perspectivas têm surgido com a bioengenharia tecidual e as terapias periodontais e pulpares regeneradoras. O objetivo deste trabalho foi desenvolver o modelo experimental de autotransplante em ratos visando compará-lo à técnica de reimplante e estudar a capacidade terapêutica das células da medula óssea em diferentes biomateriais utilizados como matriz para a terapia de células-tronco no reparo dos tecidos dentais. Foram utilizados 23 ratos Wistar divididos em grupos de 1, 3, 15 e 60 dias para as técnicas de reimplante e autotransplante. Os grupos com injeção de células-tronco (CT) foram: (1) grupo de 3 dias, combinado à técnica de reimplante; (2) grupo de 15 dias com ambas as técnicas. Blocos contendo os três dentes molares superiores de cada lado dos ratos foram removidos, feitas radiografias periapicais e as peças foram processadas para inclusão em parafina. Foram avaliadas a espessura do ligamento periodontal (LPD) comparada entre os diferentes grupos e a morfologia celular e matriz extracelular relacionadas à superfície radicular, ao osso alveolar e à porção média do LPD, além das células da polpa dental de cada grupo. As células isoladas a partir da medula-óssea foram incubadas por 24h, 48h, e 72h em placas de cultura contendo membranas de colágeno bovino tipo I - CollaTape (Integra LifeSciences Corporation, Plainsboro, NJ, USA), enxerto ósseo - Extra Graft XG-13 (Silvestre Labs Quimica e Farmaceutica LTDA, RJ, Brazil) ou um dente molar de rato. Os espécimes foram observados em um microscópio invertido para contagem de células e processadas para observação no microscópio eletrônico de varredura (MEV). Os grupos de 1 e 3 dias apresentaram medidas de LPD significativamente maiores para a técnica de autotransplante quando comparadas ao reimplante. O grupo de 3 dias com CT não apresentou alterações pulpares significativas, diferente do controle (sem CT) O grupo de 15 dias com CT apresentou as mesmas características histológicas do grupo sem injeção de CT. A observação ao MEV dos biomateriais revelou que as células apresentaram pouca adesão e proliferação no enxerto ósseo e no cemento dentário quando comparados à membrana colágena. A técnica de reimplante associada à injeção de células-tronco sugere alguma influência da terapia com as células-tronco sobre a polpa. As distâncias aumentadas no LPD com a técnica de autotransplante podem não influenciar tanto o sucesso da técnica. As células mesenquimais da medula óssea possuem grande potencial para colonizarem a membrana colágena CollaTape que mostrou vantagens sobre o enxerto ósseo Extra Graft XG-13 como biomaterial para a aderência e a proliferação de células mononucleares da medula óssea, permitindo a diferenciação destas células.

高稳定激光二极管抽运Nd∶YLF再生放大器

设计并实现了一种放大纳秒激光脉冲的高稳定的激光二极管(LD)抽运Nd∶YLF再生放大器。为了获得高稳定的输出,再生放大器工作在饱和状态。此时,再生放大器输出稳定性最好,而且注入激光脉冲能量波动引起的输出激光脉冲波动被抑制。由于增益饱和效应,再生放大器输出脉冲出现时域波形失真,附加后缀脉冲能够减弱时域波形失真。放大器工作波长1053nm,工作频率1Hz。输入240pJ的3ns方波激光脉冲,输出激光脉冲能量4.2mJ,总增益大于107,不稳定度小于1%(均方根),方波扭曲1.33。为3ns方波激光脉冲引入其本身幅度0.75倍的后缀脉冲,输出激光脉冲方波扭曲由1.33降至1.17。

Optimization of Pulse Temporal Contrast in Optical Parametric Chirped Pulse Amplification

In optical parametric chirped pulse amplification (OPCPA), the degradation of temporal contrast of the compressed signal pulse mainly results from spectral clipping in the grating stretcher with finite size of the optics, parametric fluorescence (PF) and the spectral variations transferred from temporal fluctuation of the pump pulse. The temporal contrast of the recompressed amplified pulse in the OPCPA system is studied numerically and a number of solutions are considered and optimized to achieve the highest temporal contrast.

Cultura de tecidos desdiferenciados e embriões somáticos de Petiveria alliacea L. visando à produção de substâncias bioativas

Petiveria alliacea L. pertence à família Phytolaccacceae e é conhecida popularmente como guiné ou amansa-senhor, entre outros nomes. Tem sido muito utilizada na medicina popular como agente terapêutico, devido à diversas propriedades farmacológicas. Estudos fitoquímicos têm contribuído para a descoberta de grande variedade de substâncias biologicamente ativas produzidas em diferentes partes da planta (saponinas, alcalóides, flavonóides, sulfetos, taninos, cumarinas, entre outros). A análise química da raiz tem revelado grande quantidade de derivados sulfurados, principalmente o dibenzil trissulfeto (DTS), com atividade antifúngica, antibacteriana, antioxidante e anticancerígena. Visando avaliar a produção biotecnológica do DTS, o presente trabalho teve como objetivo, otimizar a cultura de novas linhagens de calos, células em suspensão e embriões somáticos, a partir de plantas de P. alliacea L. mantidas in vitro, com o monitoramento da capacidade biossintética das culturas. Os resultados mostraram que a produção de calos friáveis foi possível em explantes foliares inoculados em meio MS suplementado com PIC ou 2,4-D. Além da resposta calogênica, foi observada a produção de estruturas globulares caracterizadas como embriões somáticos. A ocorrência de embriogênese somática direta foi confirmada através da análise histológica do processo regenerativo. A indução de embriões somáticos gerou um processo de embriogênese secundária altamente repetitivo até 150 dias de cultura e conversão a plantas em freqüência de 5%. Em relação à cultura de células em suspensão a partir dos calos friáveis, observou-se uma diminuição do crescimento celular ao longo das subculturas. As culturas em suspensão originadas de tecido embriogênico secundário continuaram o processo repetitivo em meio líquido e apresentaram conversão a plantas em taxas mais baixas que as obtidas em meio sólido. A obtenção de plantas completas a partir dos embriões somáticos demonstrou a possibilidade de utilização desse sistema para a micropropagação dessa espécie. O monitoramento fitoquímico dos sistemas de cultura in vitro e plantas de campo mantidas em casa de vegetação durante 02 anos apresentou diferenças significativas, confirmando que a cultura de tecidos pode alterar as rotas metabólicas. A cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas realizada com extrato em diclorometano de embriões secos e hexânico de embriões frescos e raízes secas de plantas provenientes de embriões somáticos, demonstrou a presença do DTS, constituindo, portanto, sistemas in vitro importantes para a modulação desta substância.

TWEAK/Fn14 Signaling Is Required for Liver Regeneration after Partial Hepatectomy in Mice

Background & Aims: Pro-inflammatory cytokines are important for liver regeneration after partial hepatectomy (PH). Expression of Fibroblast growth factor-inducible 14 (Fn14), the receptor for TNF-like weak inducer of apoptosis (TWEAK), is induced rapidly after PH and remains elevated throughout the period of peak hepatocyte replication. The role of Fn14 in post-PH liver regeneration is uncertain because Fn14 is expressed by liver progenitors and TWEAK-Fn14 interactions stimulate progenitor growth, but replication of mature hepatocytes is thought to drive liver regeneration after PH. Methods: To clarify the role of TWEAK-Fn14 after PH, we compared post-PH regenerative responses in wild type (WT) mice, Fn14 knockout (KO) mice, TWEAK KO mice, and WT mice treated with anti-TWEAK antibodies. Results: In WT mice, rare Fn14(+) cells localized with other progenitor markers in peri-portal areas before PH. PH rapidly increased proliferation of Fn14(+) cells; hepatocytic cells that expressed Fn14 and other progenitor markers, such as Lgr5, progressively accumulated from 12-8 h post-PH and then declined to baseline by 96 h. When TWEAK/Fn14 signaling was disrupted, progenitor accumulation, induction of pro-regenerative cytokines, hepatocyte and cholangiocyte proliferation, and over-all survival were inhibited, while post-PH liver damage and bilirubin levels were increased. TWEAK stimulated proliferation and increased Lgr5 expression in cultured liver progenitors, but had no effect on either parameter in cultured primary hepatocytes. Conclusions: TWEAK-FN14 signaling is necessary for the healthy adult liver to regenerate normally after acute partial hepatectomy.

Estudo DFT para a interação das moléculas de CO e NO com perovskitas de LaFePdO3 dopadas com Mn, Co e Ni

Recentemente, vem sendo desenvolvido o uso de catalisadores de metais preciosos suportados por óxidos do tipo perovskita em automóveis. Tais sistemas catalíticos são conhecidos como catalisadores Inteligentes. A tecnologia dos catalisadores inteligentes aponta para um novo futuro na catálise automotiva e surge como um promissor substituinte para os catalisadores convencionais. O entendimento dos principais fatores que levam a auto regeneração destes catalisadores é um passo fundamental no processo de evolução desta tecnologia. O mecanismo de auto regeneração é responsável diretamente pelo aumento considerável do tempo de vida útil destes catalisadores perante aos convencionais. Consequentemente, o seu custo é bem mais baixo comparado ao convencional. Outro fator relevante é a durabilidade estrutural e o grande número de possibilidade de combinações possíveis das perovskita que fazem delas excelentes estruturas para estudo. O objetivo do trabalho é entender o processo auto regenerativo do catalisador automotivo a base de perovskita dopadas com um átomo de cobalto, manganês e níquel e quando expostas a um ambiente com uma molécula de NO e CO , através da análise da interação desses átomos dopantes em relação a estrutura da perovskita e como se comportará o átomo de paládio ao entrar em contato com a molécula de NO e CO