Millimetre wave dielectric characterisation of multilayer LTCC substrate

The paper reports on the mm-wave characterization of a low temperature co-fired ceramic (LTCC) substrate. A substrate integrated resonator (SIW) method is presented for robust extraction of both permittivity and loss tangent of the substrate. The data obtained allow full characterization of the substrate in the 71 GHz – 95 GHz frequency range suitable for accurate modelling of E-and W-band printed circuits.

Demand-side characterisation of the smart city for energy modelling.

This paper presents a new methodology for characterising the energy performance of buildings suitable for city-scale, top-down energy modelling. Building properties that have the greatest impact on simulated energy performance were identified via a review of sensitivity analysis studies. The methodology greatly simplifies the description of a building to decrease labour and simulation processing overheads. The methodology will be used in the EU FP7 INDICATE project which aims to create a master-planning tool that uses dynamic simulation to facilitate the design of sustainable, energy efficient smart cities.

Characterisation of the performance of sustainable grout containing bentonite for geotechnical applications

The grouts used in sealing or backfilling boreholes should ideally be selected to be compatible with the insitu field instruments installed in the borehole and also be engineered to match closely the geotechnical properties of the parent soils. A stable grout can be made using cement with various proportions of bentonite. The grout stability is very important during both the liquid and set conditions. The liquid grout fluidity should be as viscous as possible to avoid segregation, yet fluid enough to be easily pumpable and fill voids and over-break in the borehole. This paper investigates the effect of bentonite on the fresh and rheological properties of cement-based grouts in order to develop a stable grout to be used in these geotechnical situations. These properties were evaluated by the mini-slump flow, marsh cone flow time, Lombardi plate cohesion meter, static bleeding, yield stress and plastic viscosity values. Additionally, the compressive strength at 3 days, 7 days and 28 days were also investigated. The key parameters investigated were the dosages of bentonite and water-to-binder ratio (W/B). Test results showed that the dosage of bentonite had a significant effect on the fluidity, rheological properties and compressive strength of grout. The increase in the dosage of bentonite led to increasing the values of flow time, plate cohesion meter, yield stress and plastic viscosity, and reducing the mini-slump results, the static bleeding and the compressive strength at 3 days, 7 days and 28 days. Conversely, the increase in W/B led to decreasing the values of flow time, plate cohesion meter, yield stress, and plastic viscosity and the compressive strength, while increasing the mini-slump results and bleeding. Some recommendations for suitable mix proportions for use in soil boreholes are made.

POINTS OF VIEW: Multi-Roling Performance in Ireland in the 1990s, Part 2 (Characterisation)

The 1990s in Ireland saw a series of highly successful theatre productions in which actors played a multiplicity of roles. This has often been attributed to the economic exigencies of the times, but it also depended on the availability of flexible actors with the physical and psychological capacity to embody a wide range of identifiable characters within the one production.

This second of two posts considers the acting techniques required for this style of performance in relation to the differentiation of one character from another. The discussion will focus primarily on my own empirical exploration of the demands multi-roling places on an actor through the direction of recent revivals of Mojo Mickybo for Belfast’s Chatterbox Theatre Company (2013) and Bedlam Productions (2015).

Characterisation of a two-dimensional liquid-filled ion chamber detector array using flattened and unflattened beams for small fields, small MUs and high dose-rates

In this study, the PTW 1000SRS array with Octavius 4D phantom was characterised for FF and FFF beams. MU linearity, field size, dose rate, dose per pulse (DPP) response and dynamic conformal arc treatment accuracy of the 1000SRS array were assessed for 6MV, 6FFF and 10FFF beams using a Varian TrueBeam STx linac. The measurements were compared with a pinpoint IC, microdiamond IC and EBT3 Gafchromic film. Measured dose profiles and FWHMs were compared with film measurements. Verification of FFF volumetric modulated arc therapy (VMAT) clinical plans were assessed using gamma analysis with 3%/3 mm and 2%/2 mm tolerances (10% threshold). To assess the effect of cross calibration dose rate, clinical plans with different dose rates were delivered and analysed. Output factors agreed with film measurements to within 4.5% for fields between 0.5 and 1 cm and within 2.7% for field sizes between 1.5 and 10 cm and were highly correlated with the microdiamond IC detector. Field sizes measured with the 1000SRS array were within 0.5 mm of film measurements. A drop in response of up to 1.8%, 2.4% and 5.2% for 6MV, 6FFF and 10FFF beams respectively was observed with increasing nominal dose rate. With an increase in DPP, a drop of up to 1.7%, 2.4% and 4.2% was observed in 6MV, 6FFF and 10FFF respectively. The differences in dose following dynamic conformal arc deliveries were less than 1% (all energies) from calculated. Delivered VMAT plans showed an average pass percentage of 99.5(±0.8)% and 98.4(±3.4)% with 2%/2 mm criteria for 6FFF and 10FFF respectively. A drop to 97.7(±2.2)% and 88.4(±9.6)% were observed for 6FFF and 10FFF respectively when plans were delivered at the minimum dose rate and calibrated at the maximum dose rate. Calibration using a beam with the average dose rate of the plan may be an efficient method to overcome the dose rate effects observed by the 1000SRS array.

Design, production and characterisation of granular adsorbent material for arsenic removal from contaminated wastewater

The objective of this research was to design granulated iron oxide for the adsorption of heavy metals from wastewater. Polyvinyl acetate (PVAc) was chosen as a suitable binder; as it is water insoluble. Initial experiments on selection of suitable solvent of the polymer were carried out using three solvents namely; methanol, acetone and toluene. Based on the initial tests on product yield and mechanical strength, acetone was selected as the solvent for the polyvinyl acetate binder. Design of experiment was then used to investigate the influence of granulation process variables; impeller speed, binder concentration and liquid to solid ratio on the properties of the granular materials. The response variables in the study were granules mean size, stability in water and granule strength. The results showed that the combination of high impeller speed and high binder concentration favour the formation of strong and stable granules. Results also showed that leaching of the binder into the simulated was water was negligible. Trial adsorption experiments carried out using the strongest and most stable iron oxide granules produced in this work showed removal efficiency of around 70% of synthetic arsenic solutions with initial concentration of 1000 ppb.

Metagenomic characterisation of the viral community of lough neagh, the largest freshwater lake in Ireland

Lough Neagh is the largest and the most economically important lake in Ireland. It is also one of the most nutrient rich amongst the world's major lakes. In this study, 16S rRNA analysis of total metagenomic DNA from the water column of Lough Neagh has revealed a high proportion of Cyanobacteria and low levels of Actinobacteria, Acidobacteria, Chloroflexi, and Firmicutes. The planktonic virome of Lough Neagh has been sequenced and 2,298,791 2×300 bp Illumina reads analysed. Comparison with previously characterised lakes demonstrates that the Lough Neagh viral community has the highest level of sequence diversity. Only about 15% of reads had homologs in the RefSeq database and tailed bacteriophages (Caudovirales) were identified as a major grouping. Within the Caudovirales, the Podoviridae and Siphoviridae were the two most dominant families (34.3% and 32.8% of the reads with sequence homology to the RefSeq database), while ssDNA bacteriophages constituted less than 1% of the virome. Putative cyanophages were found to be abundant. 66,450 viral contigs were assembled with the largest one being 58,805 bp; its existence, and that of another 34,467 bp contig, in the water column was confirmed. Analysis of the contigs confirmed the high abundance of cyanophages in the water column.

Characterisation of gas and particle emissions from wildfires

Os incêndios florestais são uma importante fonte de emissão de compostos gasosos e de aerossóis. Em Portugal, onde a maioria dos incêndios ocorre no norte e centro do país, os incêndios destroem todos os anos milhares de hectares, com importantes perdas em termos económicos, de vidas humanas e qualidade ambiental. As emissões podem alterar consideravelmente a química da atmosfera, degradar a qualidade do ar e alterar o clima. Contudo, a informação sobre as caraterísticas das emissões dos incêndios florestais nos países do Mediterrâneo é limitada. Tanto a nível nacional como internacional, existe um interesse crescente na elaboração de inventários de emissões e de regulamentos sobre as emissões de carbono para a atmosfera. Do ponto de vista atmosférico da monitorização atmosférica, os incêndios são considerados um desafio, dada a sua variabilidade temporal e espacial, sendo de esperar um aumento da sua frequência, dimensão e severidade, e também porque as estimativas de emissões dependem das caraterísticas dos biocombustíveis e da fase de combustão. O objetivo deste estudo foi quantificar e caraterizar as emissões de gases e aerossóis de alguns dos mais representativos incêndios florestais que ocorreram no centro de Portugal nos verões de 2009 e de 2010. Efetuou-se a colheita de amostras de gases e de duas frações de partículas (PM2.5 e PM2.5-10) nas plumas de fumo em sacos Tedlar e em filtros de quartzo acoplados a um amostrador de elevado volume, respetivamente. Os hidrocarbonetos totais (THC) e óxidos de carbono (CO e CO2) nas amostras gasosas foram analisados em instrumentos automáticos de ionização de chama e detetores não dispersivos de infravermelhos, respetivamente. Para algumas amostras, foram também quantificados alguns compostos de carbonilo após reamostragem do gás dos sacos Tedlar em cartuchos de sílica gel revestidos com 2,4-dinitrofenilhidrazina (DNPH), seguida de análise por cromatografia líquida de alta resolução. Nas partículas, analisou-se o carbono orgânico e elementar (técnica termo-óptica), iões solúveis em água (cromatografia iónica) e elementos (espectrometria de massa com plasma acoplado por indução ou análise instrumental por ativação com neutrões). A especiação orgânica foi obtida por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa após extração com recurso a vários solventes e separação dos extratos orgânicos em diversas classes de diferentes polaridades através do fracionamento com sílica gel. Os fatores de emissão do CO e do CO2 situaram-se nas gamas 52-482 e 822-1690 g kg-1 (base seca), mostrando, respetivamente, correlação negativa e positiva com a eficiência de combustão. Os fatores de emissão dos THC apresentaram valores mais elevados durante a fase de combustão latente sem chama, oscilando entre 0.33 e 334 g kg-1 (base seca). O composto orgânico volátil oxigenado mais abundante foi o acetaldeído com fatores de emissão que variaram desde 1.0 até 3.2 g kg-1 (base seca), seguido pelo formaldeído e o propionaldeído. Observou-se que as emissões destes compostos são promovidas durante a fase de combustão latente sem chama. Os fatores de emissão de PM2.5 e PM10 registaram valores entre 0.50-68 e 0.86-72 g kg-1 (base seca), respetivamente. A emissão de partículas finas e grosseiras é também promovida em condições de combustão lenta. As PM2.5 representaram cerca de 90% da massa de partículas PM10. A fração carbonosa das partículas amostradas em qualquer dos incêndios foi claramente dominada pelo carbono orgânico. Foi obtida uma ampla gama de rácios entre o carbono orgânico e o carbono elementar, dependendo das condições de combustão. Contudo, todos os rácios refletiram uma maior proporção de carbono orgânico em relação ao carbono elementar, típica das emissões de queima de biomassa. Os iões solúveis em água obtidos nas partículas da pluma de fumo contribuíram com valores até 3.9% da massa de partículas PM2.5 e 2.8% da massa de partículas de PM2.5-10. O potássio contribuiu com valores até 15 g mg-1 PM2.5 e 22 g mg-1 PM2.5-10, embora em massa absoluta estivesse maioritariamente presente nas partículas finas. Os rácios entre potássio e carbono elementar e entre potássio e carbono orgânico obtidos nas partículas da pluma de fumo enquadram-se na gama de valores relatados na literatura para emissões de queima de biomassa. Os elementos detetados nas amostras representaram, em média, valores até 1.2% e 12% da massa de PM2.5 e PM2.5-10, respetivamente. Partículas resultantes de uma combustão mais completa (valores elevados de CO2 e baixos de CO) foram caraterizadas por um elevado teor de constituintes inorgânicos e um menor conteúdo de matéria orgânica. Observou-se que a matéria orgânica particulada é composta principalmente por componentes fenólicos e produtos derivados, séries de compostos homólogos (alcanos, alcenos, ácidos alcanóicos e alcanóis), açúcares, biomarcadores esteróides e terpenóides, e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos. O reteno, um biomarcador das emissões da queima de coníferas, foi o hidrocarboneto aromático dominante nas amostras das plumas de fumo amostradas durante a campanha que decorreu em 2009, devido ao predomínio de amostras colhidas em incêndios em florestas de pinheiros. O principal açúcar anidro, e sempre um dos compostos mais abundantes, foi o levoglucosano. O rácio levoglucosano/OC obtido nas partículas das plumas de fumo, em média, registaram valores desde 5.8 a 23 mg g-1 OC. Os rácios levoglucosano/manosano e levoglucosano/(manosano+galactosano) revelaram o predomínio de amostras provenientes da queima de coníferas. Tendo em conta que a estimativa das emissões dos incêndios florestais requer um conhecimento de fatores de emissão apropriados para cada biocombustível, a base de dados abrangente obtida neste estudo é potencialmente útil para atualizar os inventários de emissões. Tem vindo a ser observado que a fase de combustão latente sem chama, a qual pode ocorrer simultaneamente com a fase de chama e durar várias horas ou dias, pode contribuir para uma quantidade considerável de poluentes atmosféricos, pelo que os fatores de emissão correspondentes devem ser considerados no cálculo das emissões globais de incêndios florestais. Devido à falta de informação detalhada sobre perfis químicos de emissão, a base de dados obtida neste estudo pode também ser útil para a aplicação de modelos no recetor no sul da Europa.

Characterisation of ZG16p, a unique mammalian lectin from pancreatic zymogen granules

The mechanisms of secretory granule biogenesis and regulated secretion of digestive enzymes in pancreatic acinar cells are still not well understood. To shed light on these processes, which are of biological and clinical importance (e.g., pancreatitis), a better molecular understanding of the components of the granule membrane, their functions and interactions is required. The application of proteomics has largely contributed to the identification of novel zymogen granule (ZG) proteins but was not yet accompanied by a better characterization of their functions. In this study we aimed at a) isolation and identification of novel membrane-associated ZG proteins; b) characterization of the biochemical properties and function of the secretory lectin ZG16p, a membrane-associated protein; c) exploring the potential of ZG16p as a new tool to label the endolysosomal compartment. First, we have performed a suborganellar proteomics approach by combining protein analysis by 2D-PAGE and identification by mass spectrometry, which has led to the identification of novel peripheral ZGM proteins with proteoglycan-binding properties (e.g., chymase, PpiB). Then, we have unveiled new molecular properties and (multiple) functions of the secretory lectin ZG16p. ZG16p is a unique mammalian lectin with glycan and proteoglycan binding properties. Here, I revealed for the first time that ZG16p is highly protease resistant by developing an enterokinase-digestion assay. In addition I revealed that ZG16p binds to a high molecular weight complex at the ZGM (which is also protease resistant) and forms highly stable dimers. In light of these findings I suggest that ZG16p is a key component of a predicted submembranous granule matrix attached to the luminal side of the ZGM that fulfils important functions during sorting and packaging of zymogens. ZG16p, may act as a linker between the matrix and aggregated zymogens due to dimer formation. Furthermore, ZG16p protease resistance might be of higher importance after secretion since it is known that ZG16p binds to pathogenic fungi in the gut. I have further investigated the role of ZG16p binding motifs in its targeting to ZG in AR42J cells, a pancreatic model system. Point mutations of the glycan and the proteoglycan binding motifs did not inhibit the targeting of ZG16p to ZG in AR42J cells. I have also demonstrated that when ZG16p is present in the cytoplasm it interacts with and modulates the endo-lysosomal compartment. Since it is known that impaired autophagy due to lysosomal malfunction is involved in the course of pancreatitis, a potential role of ZG16p in pancreatitis is discussed.

Characterisation of the cyclic behaviour of reinforced concrete elements with plain bars

Sismos recentes comprovam a elevada vulnerabilidade dos edifícios existentes de betão armado. A resposta das estruturas aos sismos é fortemente condicionada pelas características da aderência aço-betão, que exibe degradação das propriedades iniciais quando sujeitas a carregamentos cíclicos e alternados. Este fenómeno é ainda mais gravoso para elementos com armadura lisa, predominantes na maioria das estruturas construídas até à década de 70 nos países do sul da Europa. A prática corrente de conceção, dimensionamento e pormenorização das estruturas antigas leva a que tenham características de comportamento e níveis de segurança associados não compatíveis com as exigências atuais. Os estudos realizados sobre o comportamento cíclico de elementos estruturais de betão armado com armadura lisa são ainda insuficientes para a completa caracterização deste tipo de elementos. Esta tese visou a caraterização da relação tensão de aderência versus escorregamento para elementos estruturais com armadura lisa e o estudo da resposta cíclica de pilares e nós viga-pilar de betão armado com armadura lisa. Foram realizados dez séries de ensaios de arrancamento (nove monotónicos e um cíclico) em provetes com varões lisos. Os resultados destes ensaios permitiram propor novas expressões empíricas para a estimativa dos parâmetros usados num modelo disponível na literatura para representação da relação tensão de aderência versus escorregamento. É ainda proposto um novo modelo monotónico para a relação tensão de aderência versus escorregamento que representa melhor a resposta após a resistência máxima de aderência. Uma campanha de ensaios unidirecionais em pilares e nós viga-pilar foi também realizada com o objetivo principal de caracterizar o comportamento cíclico deste tipo de elementos. No total foram realizados oito ensaios em pilares, sete ensaios em nós viga-pilar interiores e seis ensaios em nós viga-pilar exteriores representativos de estruturas antigas de betão armado com armadura lisa. Os resultados experimentais permitiram avaliar a influência do escorregamento e estudar o mecanismo de corte em nós e a evolução dos danos para elementos com armadura lisa. Com base nos resultados experimentais foi proposta uma adaptação na expressão do Eurocódigo 8-3 para o cálculo da capacidade última de rotação de elementos com armadura lisa. Foi também desenvolvido um estudo paramétrico, com diferentes estratégias de modelação não linear, para a simulação da resposta de pilares considerando o escorregamento da armadura lisa. Por último, foi proposto um novo modelo simplificado trilinear para o aço que contempla o efeito do escorregamento da armadura lisa.