Ultrasound-assisted extraction of R-phycoerythrin from Grateloupia turuturu with and without enzyme addition

The aim of this study was to compare two processes for the extraction of R-phycoerythrin (R-PE) from the red seaweed Grateloupia turuturu: ultrasound-assisted extraction (UAE) and ultrasound-assisted enzymatic hydrolysis (UAEH). Process efficiencies were both evaluated by the yield of R-PE extraction and by the level of liquefaction. Experiments were conducted at 40 and 22 °C, for 6 h, using an enzymatic cocktail and an original ultrasonic flow-through reactor. R-PE appeared very sensitive to temperature, thus 22 °C is strongly recommended for its extraction by UAEH or UAE. However, the higher processing temperature (40 °C) clearly increased the extraction of water-soluble compounds (up to 91% of liquefaction). These two new processes are thus promising alternatives for the extraction of water-soluble components including R-PE, from wet seaweeds, with extraction yields at least similar to conventional solid–liquid extraction.

Produção e extração da enzima anidrase carbônica e de ficobiliproteínas a partir de microalgas

Muito interesse tem sido focado no potencial biotecnológico das microalgas, principalmente devido à identificação de diversas substâncias sintetizadas por estes organismos, dentre elas a anidrase carbônica e as ficobiliproteínas. A anidrase carbônica é uma metaloenzima que catalisa a hidratação reversível do CO2 em bicarbonato com alta eficiência, sendo utilizada para captação de CO2 através de sistemas biológicos. A C-ficocianina e a aloficocianina, corantes naturais, são os dois principais componentes das ficobiliproteínas em cianobactérias e apresentam diversas aplicações dentro da indústria alimentícia, cosmética e farmacêutica. O objetivo principal desta tese foi avaliar a produção e a extração da anidrase carbônica e das ficobiliproteínas a partir de diferentes microalgas. Para isso, primeiramente foi realizado uma investigação da produção da anidrase carbônica pela microalga Dunaliella tertiolecta, onde foi estudada a extração da enzima e sua aplicação em sistemas de captura enzimática de CO2. Posteriormente foi avaliada a produção da enzima ao longo do cultivo de diferentes microalgas marinhas e dulcícolas (Dunaliella tertiolecta, Tetraselmis sueccica, Phaeodactylum tricornutum, Nannochloropsis oculata, Isochysis galbana, Chlorella vulgaris e Scenedesmus obliquus). A produção da enzima e de ficobiliproteínas, também, foi estudada para as cianobactérias Spirulina platensis LEB 52, Spirulina sp. LEB 18 e Synechococcus nidulans. Todos os cultivos foram acompanhados em termos de biomassa e pH. Por último, foi realizado um estudo de extração da enzima de P. tricornutum e extração conjunta da anidrase carbônica e de ficobiliproteínas da cianobactéria S. sp. LEB 18. Os cultivos foram realizados em frascos erlenmeyer contendo os meios Conway (marinhas), BG-11 (dulcícolas) e Zarrouk 20% (cianobactérias). Na avaliação da ruptura celular foram testadas as técnicas de maceração em gral e pistilo, agitação em vórtex com pérolas de vidro, sonicação com pérolas de vidro, homogeneizador ultrassônico, secagem, congelamento e descongelamento e a combinação de tratamentos. Maiores rendimentos de extração da enzima a partir da microalga D. tertiolecta foram obtidos utilizando tratamento ultrassônico, juntamente com baixas concentrações de biomassa úmida (0,1 e 0,2 g/L), e a mesma apresentou potencial para aplicação em processos de captação enzimática do CO2. Durante os cultivos, a microalga C. vulgaris se destacou como maior produtora da enzima anidrase carbônica, atingindo valores de atividade enzimática de 44,0 U/L. As cianobactérias apresentaram valores de atividade entre 41,6 e 45,9 U/L, sendo que a S. sp. LEB 18 foi a que apresentou maiores produções de C-ficocianina e aloficocianina no ponto de máxima atividade volumétrica, 65,9 e 82,2 µg/mL, respectivamente. A enzima extraída da biomassa de S. platensis LEB 52 catalisou a hidratação do CO2 que precipitou na forma de CaCO3. Maiores rendimentos de extração da enzima a partir das microalgas P. tricornutum e S. sp. LEB 18 foram obtidos utilizando homogeneizador ultrassônico, que foram 31,3 U/g e 25,5 U/g, respectivamente. A biomassa de S. sp. LEB 18, também apresentou potencial para a extração de ficobiliproteínas, obtendo- se altas concentrações de C-ficocianina (100,5 mg/g) e aloficocianina (69,9 mg/g). Através dos resultados obtidos, pode-se verificar a potencialidade das microalgas e das cianobactérias para produção da enzima anidrase carbônica e das ficobiliproteínas, biomoléculas de alto valor industrial. Este trabalho apresenta processos eficientes para a extração da enzima e de ficobiliproteínas tanto para escala laboratorial como industrial.

Studies of turbulent flows in continuous casting of steel with and without magnetic field

This thesis develops and tests various transient and steady-state computational models such as direct numerical simulation (DNS), large eddy simulation (LES), filtered unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes (URANS) and steady Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) with and without magnetic field to investigate turbulent flows in canonical as well as in the nozzle and mold geometries of the continuous casting process. The direct numerical simulations are first performed in channel, square and 2:1 aspect rectangular ducts to investigate the effect of magnetic field on turbulent flows. The rectangular duct is a more practical geometry for continuous casting nozzle and mold and has the option of applying magnetic field either perpendicular to broader side or shorter side. This work forms the part of a graphic processing unit (GPU) based CFD code (CU-FLOW) development for magnetohydrodynamic (MHD) turbulent flows. The DNS results revealed interesting effects of the magnetic field and its orientation on primary, secondary flows (instantaneous and mean), Reynolds stresses, turbulent kinetic energy (TKE) budgets, momentum budgets and frictional losses, besides providing DNS database for two-wall bounded square and rectangular duct MHD turbulent flows. Further, the low- and high-Reynolds number RANS models (k-ε and Reynolds stress models) are developed and tested with DNS databases for channel and square duct flows with and without magnetic field. The MHD sink terms in k- and ε-equations are implemented as proposed by Kenjereš and Hanjalić using a user defined function (UDF) in FLUENT. This work revealed varying accuracies of different RANS models at different levels. This work is useful for industry to understand the accuracies of these models, including continuous casting. After realizing the accuracy and computational cost of RANS models, the steady-state k-ε model is then combined with the particle image velocimetry (PIV) and impeller probe velocity measurements in a 1/3rd scale water model to study the flow quality coming out of the well- and mountain-bottom nozzles and the effect of stopper-rod misalignment on fluid flow. The mountain-bottom nozzle was found more prone to the longtime asymmetries and higher surface velocities. The left misalignment of stopper gave higher surface velocity on the right leading to significantly large number of vortices forming behind the nozzle on the left. Later, the transient and steady-state models such as LES, filtered URANS and steady RANS models are combined with ultrasonic Doppler velocimetry (UDV) measurements in a GaInSn model of typical continuous casting process. LES-CU-LOW is the fastest and the most accurate model owing to much finer mesh and a smaller timestep. This work provided a good understanding on the performance of these models. The behavior of instantaneous flows, Reynolds stresses and proper orthogonal decomposition (POD) analysis quantified the nozzle bottom swirl and its importance on the turbulent flow in the mold. Afterwards, the aforementioned work in GaInSn model is extended with electromagnetic braking (EMBr) to help optimize a ruler-type brake and its location for the continuous casting process. The magnetic field suppressed turbulence and promoted vortical structures with their axis aligned with the magnetic field suggesting tendency towards 2-d turbulence. The stronger magnetic field at the nozzle well and around the jet region created large scale and lower frequency flow behavior by suppressing nozzle bottom swirl and its front-back alternation. Based on this work, it is advised to avoid stronger magnetic field around jet and nozzle bottom to get more stable and less defect prone flow.

ESTIMATIVAS DAS PROPRIEDADES FÍSICO-MECÂNICAS DE COMPOSTOS LVL CONFECCIONADOS COM PARICÁ POR MEIO DE ULTRASSOM

No presente estudo buscou-se avaliar as propriedades físicas e mecânicas de compostos LVL produzidos com a madeira de paricá ( Schizolobium amazonicum Huber ex. Ducke) por meio do ultrassom. Para isso, foram utilizados LVL produzidos em laboratório e destes retiradas amostras para realização dos ensaios não destrutivos. Posteriormente, as mesmas amostras foram destinadas para realização dos ensaios físicos (absorção de água; inchamento em espessura e inchamento residual) ou mecânicos (resistência e rigidez à flexão estática flatwise; resistência e rigidez à flexão estática edgewise; resistência à compressão paralela e resistência ao cisalhamento paralelo e perpendicular). Os dados da velocidade de propagação de ondas e do módulo de elasticidade dinâmico obtidos nos ensaios não destrutivos foram utilizados no ajuste de equações para estimar as propriedades avaliadas. Os resultados obtidos apontaram o uso do ultrassom como uma ferramenta eficaz para a predição da maior parte das propriedades avaliadas. Dentre as variáveis independentes avaliadas, o módulo de elasticidade dinâmico obteve os melhores resultados quando comparado à velocidade de propagação das ondas.

Chemical and physical effects of ultrasound: sonoluminescence and materials

When a liquid is irradiated with ultrasound, acoustic cavitation (the formation, growth, and implosive collapse of bubbles in liquids irradiated with ultrasound) generally occurs. This is the phenomenon responsible for the driving of chemical reactions (sonochemistry) and the emission of light (sonoluminescence). The implosive collapse of bubbles in liquids results in an enormous concentration of sound energy into compressional heating of the bubble contents. Therefore, extreme chemical and physical conditions are generated during cavitation. The study of multibubble sonoluminescence (MBSL) and single-bubble sonoluminescence (SBSL) in exotic liquids such as sulfuric acid (H2SO4) and phosphoric acid (H3PO4) leads to useful information regarding the intracavity conditions during bubble collapse. Distinct sonoluminescing bubble populations were observed from the intense orange and blue-white emissions by doping H2SO4 and H3PO4 with sodium salts, which provides the first experimental evidence for the injected droplet model over the heated-shell model for cavitation. Effective emission temperatures measured based on excited OH• and PO• emission indicate that there is a temperature inhomogeneity during MBSL in 85% H3PO4. The formation of a temperature inhomogeneity is due to the existence of different cavitating bubble populations: asymmetric collapsing bubbles contain liquid droplets and spherical collapsing bubbles do not contain liquid droplets. Strong molecular emission from SBSL in 65% H3PO4 have been obtained and used as a spectroscopic probe to determine the cavitation temperatures. It is found that the intracavity temperatures are dependent on the applied acoustic pressures and the thermal conductivities of the dissolved noble gases. The chemical and physical effects of ultrasound can be used for materials synthesis. Highly reactive species, including HO2•, H•, and OH• (or R• after additives react with OH•), are formed during aqueous sonolysis as a consequence of the chemical effects of ultrasound. Reductive species can be applied to synthesis of water-soluble fluorescent silver nanoclusters in the presence of a suitable stabilizer or capping agent. The optical and fluorescent properties of the Ag nanoclusters can be easily controlled by the synthetic conditions such as the sonication time, the stoichiometry of the carboxylate groups to Ag+, and the polymer molecular weight. The chemical and physical effects of ultrasound can be combined to prepare polymer functionalized graphenes from graphites and a reactive solvent, styrene. The physical effects of ultrasound are used to exfoliate graphites to graphenes while the chemical effects of ultrasound are used to induce the polymerization of styrene which can then functionalize graphene sheets via radical coupling. The prepared polymer functionalized graphenes are highly stable in common organic solvents like THF, CHCl3, and DMF. Ultrasonic spray pyrolysis (USP) is used to prepare porous carbon spheres using energetic alkali propiolates as the carbon precursors. In this synthesis, metal salts are generated in situ, introducing porous structures into the carbon spheres. When different alkali salts or their mixtures are used as the precursor, carbon spheres with different morphologies and structures are obtained. The different precursor decomposition pathways are responsible for the observed structural difference. Such prepared carbon materials have high surface area and are thermally stable, making them potentially useful for catalytic supports, adsorbents, or for other applications by integrating other functional materials into their pores.

Otimização dos sistemas biológicos e melhorias nos tratamentos da ETARI da Refinaria de Matosinhos

A Refinaria de Matosinhos é um dos complexos industriais da Galp Energia. A sua estação de tratamento de águas residuais industriais (ETARI) – designada internamente por Unidade 7000 – é composta por quatro tratamentos: o pré-tratamento, o tratamento físico-químico, o tratamento biológico e o pós-tratamento. Dada a interligação existente, é fundamental a otimização de cada um dos tratamentos. Este trabalho teve como objetivos a identificação dos problemas e/ou possibilidades de melhoria do pré-tratamento, tratamento físico-químico e pós-tratamento e principalmente a otimização do tratamento biológico da ETARI. No pré-tratamento verificou-se que a separação de óleos e lamas não era eficaz uma vez que se formam emulsões destas duas fases. Como solução, sugeriu-se a adição de agentes desemulsionantes, que se revelou economicamente inviável. Assim, sugeriu-se como alternativa o recurso a técnicas de tratamento da emulsão gerada, tais como a extração com solvente, centrifugação, ultrassons e micro-ondas. No tratamento físico-químico constatou-se que o controlo da unidade de saturação de ar na água era feito com base na análise visual dos operadores, o que pode conduzir a condições de operação afastadas das ótimas para este tratamento. Assim, sugeriu-se a realização de um estudo de otimização desta unidade com vista à determinação da razão ar/sólidos ótima para este efluente. Para além disto, constatou-se, ainda, que os consumos de coagulante aumentaram cerca de -- % no último ano, pelo que foi sugerido o estudo da viabilidade do processo de eletrocoagulação como substituto do sistema de coagulação existente. No pós-tratamento identificou-se o processo de lavagem dos filtros como sendo a etapa com possibilidade de ser otimizada. Através de um estudo preliminar concluiu-se que a lavagem contínua de um filtro por cada turno melhorava o desempenho dos mesmos. Constatou-se, ainda, que a introdução de ar comprimido na água de lavagem promove uma maior remoção de detritos do leito de areia, no entanto esta prática parece influenciar negativamente o desempenho dos filtros. No caso do tratamento biológico, identificaram-se problemas ao nível do tempo de retenção hidráulico do tratamento biológico II, que apresentou elevada variabilidade. Apesar de identificado concluiu-se que este problema era de difícil solução. Verificou-se, também, que o oxigénio dissolvido não era monitorizado, pelo que se sugeriu a instalação de uma sonda de oxigénio dissolvido numa zona de baixa turbulência do tanque de arejamento. Concluiu-se que o oxigénio era distribuído de forma homogénea por todo o tanque de arejamento e tentou-se identificar quais os fatores que influenciariam este parâmetro, no entanto, dada a elevada variabilidade do efluente e das condições de tratamento, tal não foi possível. Constatou-se, também, que o doseamento de fosfato para o tratamento biológico II era pouco eficiente já Otimização dos sistemas biológicos e melhorias nos tratamentos da ETARI da Refinaria de Matosinhos que em -- % dos dias se verificaram níveis baixos de fosfato no licor misto (< - mg/L). Foi, por isso, proposta a alteração do atual sistema de doseamento por gravidade para um sistema de bomba doseadora. Para além disso verificou-se que os consumos deste nutriente aumentaram significativamente no último ano (cerca de --%), situação que se constatou estar relacionada com um aumento da população microbiana para este período. Foi possível relacionar-se o aparecimento frequente de lamas à superfície dos decantadores secundários com incrementos repentinos de condutividade, pelo que se sugeriu o armazenamento do efluente nas bacias de tempestade, nestas situações. Verificou-se que a remoção de azoto era praticamente ineficaz uma vez que a conversão de azoto amoniacal em nitratos foi muito baixa. Assim, sugeriu-se o recurso à técnica de bio-augmentação ou a transformação do sistema de lamas ativadas num sistema bietápico. Por fim, constatou-se que a temperatura do efluente à entrada da ETARI apresenta valores bastante elevados para o tratamento biológico (aproximadamente de --º C) pelo que se sugeriu a instalação de uma sonda de temperatura no tanque de arejamento de modo a controlar de forma mais eficaz a temperatura do licor misto. Ainda no que diz respeito ao tratamento biológico, foi possível desenvolver-se um conjunto de ferramentas que visaram o funcionamento otimizado deste tratamento. Nesse sentido, foram apresentadas várias sugestões de melhoria: a utilização do índice volumétrico de lamas como indicador da qualidade das lamas em alternativa à percentagem de lamas; foi desenvolvido um conjunto de fluxogramas para a orientação dos operadores de exterior na resolução de problemas; foi criada uma “janela de operação” que pretende ser um guia de apoio à operação; foi ainda proposta a monitorização frequente da idade das lamas e da razão alimento/microrganismo.

Degradação de Ocratoxina a: estudo de processo e toxicidade

A ocratoxina A (OTA), micotoxina encontrada em diferentes níveis e em diversas matrizes, apresenta efeitos carcinogênicos, nefrotóxicos e teratogênicos. O desenvolvimento de métodos capazes de diminuir esta contaminação a níveis permitidos pela legislação é incentivado e os processos biológicos utilizados envolvem o uso de enzimas e/ou microrganismos para degradação da OTA e são preferenciais pela especificidade, bem como pelas condições brandas para a detoxificação. O objetivo do trabalho foi estudar a ação de carboxipeptidase A nos níveis e na toxicidade de OTA, visando aplicar a técnica para detoxificar farinhas de trigo. Primeiramente foi estimado o risco de exposição à ocratoxina A pelo consumo de farinhas de trigo. Para isso foram estabelecidas condições de determinação de OTA em farinhas de trigo, empregando técnicas de estatística multivariada para definir os principais interferentes na extração de OTA pelo método de QuEChERS e detecção em CLAE-FL. O método validado permitiu a avaliação da ocorrência natural em 20 amostras de farinha de trigo, estando estas contaminadas na faixa de 0,22 a 0,85 µg.kg-1 , apresentando um valor de ingestão diária de 0,08 ngOTA.dia-1 .kgmassacorpórea -1 e uma disponibilidade de 94,4%. Em seguida foi realizada a padronização da extração de carboxipeptidase A em biomassa de Rhizopus oryzae que consistiu em agitação ultrassônica durante 30 minutos numa potencia fixa de 150 W e 40 kHz e a triagem de agentes biológicos para degradação de OTA. Para o estudo da degradação in vitro de OTA, método de extração e detecção de OTA e OTα em CLAEFL foi validado e o processo de degradação foi realizado com Rhizopus oryzae e Trichoderma reesei, obtendo-se uma redução máxima de 63,5% e 57,7%, respectivamente. A degradação apresentou uma correlação alta (R>0,9) e significativa (p<0,05) com a produção de Otα, indicando que ocorreu a produção de enzimas capazes de hidrolisar a micotoxina, por exemplo, a carboxipeptidase A. O estudo da toxicidade de OTA e seu metabólito OTα foi realizado em neutrófilos humanos, onde foi observado a ausência de efeito tóxico de OTα. Também foi determinado o mecanismo de toxicidade de OTA pelo aumento de Ca2+ intracelular pela liberação a partir das reservas internas. Esta liberação, subsequentemente, provoca uma cascata de eventos, nomeadamente: a produção de espécies reativas, depleção de ATP, perda de ΔΨm, levando à morte por necrose. Para reduzir o risco de exposição à micotoxina pela ingestão de matéria prima contaminada, carboxipeptidase A extraída de diferentes fontes foi aplicada na hidrólise de OTA em farinha de trigo para posterior determinação do conteúdo residual de OTA e OTα, empregando método validado. O estudo mostrou uma redução de OTA entre 16,8 e 78,5% e produção de OTα entre 2 a 8,2 ng.g-1 . As carboxipeptidases mais promissoras para degradação foram as provenientes de Rhizopus e Trichoderma e a carboxipeptidase comercial. Ficou demonstrado que se pode recomendar a aplicação de enzimas proteolíticas, tipo carboxipeptidase, para reduzir o risco de exposição à micotoxina quando utilizada matéria prima contaminada, por exemplo, farinha de trigo para diferentes processos. A transformação de OTA para OTα e seus efeitos na redução da toxicidade da micotoxina corroboram com esta afirmação.

Estudo da adição de polímero superabsorvente e de nano partículas de sílica para melhorar propriedades de concretos de alta resistência

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016.

Analysis of root canal organic tissue dissolution capacity according to the type of irrigation solution and agitation technique

Aim: To analyze the root canal organic tissue dissolution capacity promoted by irrigating solutions, with or without the use of different agitation techniques. Methods: Bovine pulp tissue fragments were initially weighed. The following irrigating solutions were tested: 2.5% sodium hypochlorite, 2% chlorhexidine digluconate solution, and distilled water. The irrigating protocols were: immersion, mechanical agitation with endodontic files, and ultrasonic or sonic systems (Endoactivactor® and Easy Clean®). At the end of the protocols, the pulps were weighed to determine their final weight. For comparison, the average percentage of tissue dissolution in relation to the groups was analyzed using the Kruskal-Wallis nonparametric test complemented by multiple comparisons test. The significance level was set at 5%. Results: Among the irrigation solutions, 2.5% sodium hypochlorite showed a higher dissolving power than 2% chlorhexidine digluconate and distilled water. Furthermore, ultrasonic and sonic systems were more effective irrigating protocols than immersion and mechanical agitation with endodontic files. Conclusions: The combination of sodium hypochlorite with an agitation system promotes a greater degree of tissue degradation.

Modulaarisen jatkuvatoimisen kiteyttimen markkinapotentiaali ja toiminnan todentaminen

Valmistettaessa kiteisiä tuotteita kemianteollisuudessa jatkuvatoimisuudella voidaan saavuttaa merkittäviä etuja panosprosesseihin verrattuna. Toistettavuus ja tuotekiteiden ominaisuudet paranevat ja kustannussäästöjä saadaan sekä kiteytyksestä että mahdollisesta jatkokäsittelyn yksinkertaistumisesta. Hienokemianteollisuudessa panoskiteytys on kuitenkin edelleen vallitseva kiteytysmenetelmä pienten tuotantovolyymien, tuotteiden vaihtelevuuden ja panoskiteyttimien puhdistamisen helppouden vuoksi. Ultraäänen vaikutusta kiteytykseen on tutkittu kattavasti viimevuosina. Tehoultraäänen aiheuttamalla kavitaatiolla on havaittu olevan merkittäviä kiteytystä edistäviä vaikutuksia. Yhdistämällä jatkuvatoimiseen putkivirtauskiteyttimeen tehoultraäänen tukkeutumista estävä ja kiteytystä edistävä vaikutus saadaan systeemi, jota voidaan pitää varteenotettavana vaihtoehtona panoskiteyttimille hienokemianteollisuudessa. Tässä työssä määritettiin markkinapotentiaali jatkuvatoimiselle ultraääniprosessointijärjestelmälle eurooppalaisten hienokemianteollisuuden yritysten parissa. Markkinapotentiaalin määritys tehtiin makrotasolla nojautumalla toimialatilastoihin, jotka poimittiin Amadeus-tietokannasta. Jatkuvatoimista ultraääniprosessointijärjestelmää myös kehitettiin edelleen lisäämällä moduulien määrää kolmesta viiteen, testaamalla eri putkivaihtoehtoja ja määrittämällä korkeimmat käyttökonsentraatiot putkivirtauskiteyttimelle kolmella eri malliaineella. Ultraäänen vaikutusta viipymäaikajakaumaan tarkasteltiin pulssikokeiden avulla kolmen eri putkivaihtoehdon tapauksessa. Ultaääniprosessointijärjestelmän putkivaihtoehdoista 6 mm sisähalkaisijaisessa teräsputkessa saavutettiin korkeammat saannot ja pienemmät tuotekiteet kuin 4 mm sisähalkaisijaisessa teräsputkessa. Ultraääni ei läpäissyt 4 mm sisähalkaisijaista polyamidiputkea riittävän tehokkaasti ehkäistäkseen systeemin tukkeutumista.

Efeito da adição de grafite expandido por microondas nas propriedades térmicas, elétricas e mecânicas de nanocompósitos de matriz epóxi

Epoxy based nanocomposites with 1 wt % and 3 wt % of nanographite were processed by high shear mixing. The nanographite was obtained by chemical (acid intercalation), thermal (microwave expansion) and mechanical (ultrasonic exfoliation) treatments. The mechanical, electrical and thermal behavior of the nanocomposites was determined and evaluated as a function of the percentage of reinforcement. According to the experimental results, the electrical conductivity of epoxy was not altered by the addition of nanographite in the contents evaluated. However, based on the mechanical tests, nanocomposites with addition of 1 wt.% and 3 wt.% of nanographite showed increase in tensile strength of 16,62 % and 3,20 %, respectively, compared to the neat polymer. The smaller increase in mechanical strength of the nanocomposite with 3 wt.% of nanographite was related to the formation of agglomerates. The addition of 1 wt.% and 3 wt.% of nanographite also resulted in a decrease of 6,25 % and 17,60 %, respectively, in the relative density of the material. Thus, the specific strength of the nanocomposites was approximately 33,33 % greater when compared to the neat polymer. The addition of 1 wt.% and 3 wt.% of nanographite in the material increased the mean values of thermal conductivity in 28,33 % and 132,62 %, respectively, combined with a reduction of 26,11 % and 49,80 % in volumetric thermal capacity, respectively. In summary, it has been determined that an addition of nanographite of the order of 1 wt.% and 3 wt.% produced notable elevations in specific strength and thermal conductivity of epoxy

Analysis of only 0-1 min clip or 1-4 min Clip for focal liver lesions during contrast-enhanced ultrasonography

Purpose: To evaluate the reliability of analysis of only 0-1min clips and 1-4min clips versus the entire clips in performing contrast-enhanced ultrasonography (CEUS) of focal liver lesions (FLLs). Methods: Contrast-enhanced ultrasonography (CEUS) examinations of 43 single FLLs were performed. All clips were analyzed in three ways, the entire clips, 0-1 min clips and 1-4 min clips, benign or malignant diagnosis and pathological diagnosis of each FLL were concluded by the three ways subsequently. Results: The results of correct diagnosis were assessed using Chi-square test. There was no difference with regard to benign or malignant diagnosis, between 0-1min clips and the entire clips, or between 1-4 min clips and the entire clips (p = 0.243 and p = 0.747, respectively). Moreover, no significant differences in pathological diagnosis existed between 0-1min clips and the entire clips, and 1- 4min clips versus entire clips (p=0.808 and p = 0.808, respectively). No significant differences existed among CEUS entire clip, 0-1min clip and 1-4min clip in identifying FLLs, and based on which the diagnosis of two different FLLs during CEUS with only one injection of contrast agent can be available. Conclusion: Only 0-1min clips or 1-4 min clips can be used to instead of the entre clip in performing CEUS of FLLs.

A Model for Continuous Measurement of Drilled Shaft Diameter During Construction

Non-Destructive Testing (NDT) of deep foundations has become an integral part of the industry’s standard manufacturing processes. It is not unusual for the evaluation of the integrity of the concrete to include the measurement of ultrasonic wave speeds. Numerous methods have been proposed that use the propagation speed of ultrasonic waves to check the integrity of concrete for drilled shaft foundations. All such methods evaluate the integrity of the concrete inside the cage and between the access tubes. The integrity of the concrete outside the cage remains to be considered to determine the location of the border between the concrete and the soil in order to obtain the diameter of the drilled shaft. It is also economic to devise a methodology to obtain the diameter of the drilled shaft using the Cross-Hole Sonic Logging system (CSL). Performing such a methodology using the CSL and following the CSL tests is performed and used to check the integrity of the inside concrete, thus allowing the determination of the drilled shaft diameter without having to set up another NDT device. This proposed new method is based on the installation of galvanized tubes outside the shaft across from each inside tube, and performing the CSL test between the inside and outside tubes. From the performed experimental work a model is developed to evaluate the relationship between the thickness of concrete and the ultrasonic wave properties using signal processing. The experimental results show that there is a direct correlation between concrete thicknesses outside the cage and maximum amplitude of the received signal obtained from frequency domain data. This study demonstrates how this new method to measuring the diameter of drilled shafts during construction using a NDT method overcomes the limitations of currently-used methods. In the other part of study, a new method is proposed to visualize and quantify the extent and location of the defects. It is based on a color change in the frequency amplitude of the signal recorded by the receiver probe in the location of defects and it is called Frequency Tomography Analysis (FTA). Time-domain data is transferred to frequency-domain data of the signals propagated between tubes using Fast Fourier Transform (FFT). Then, distribution of the FTA will be evaluated. This method is employed after CSL has determined the high probability of an anomaly in a given area and is applied to improve location accuracy and to further characterize the feature. The technique has a very good resolution and clarifies the exact depth location of any void or defect through the length of the drilled shaft for the voids inside the cage. The last part of study also evaluates the effect of voids inside and outside the reinforcement cage and corrosion in the longitudinal bars on the strength and axial load capacity of drilled shafts. The objective is to quantify the extent of loss in axial strength and stiffness of drilled shafts due to presence of different types of symmetric voids and corrosion throughout their lengths.

Fuel level sensor based on polymer optical fiber Bragg gratings for aircraft applications

Safety in civil aviation is increasingly important due to the increase in flight routes and their more challenging nature. Like other important systems in aircraft, fuel level monitoring is always a technical challenge. The most frequently used level sensors in aircraft fuel systems are based on capacitive, ultrasonic and electric techniques, however they suffer from intrinsic safety concerns in explosive environments combined with issues relating to reliability and maintainability. In the last few years, optical fiber liquid level sensors (OFLLSs) have been reported to be safe and reliable and present many advantages for aircraft fuel measurement. Different OFLLSs have been developed, such as the pressure type, float type, optical radar type, TIR type and side-leaking type. Amongst these, many types of OFLLSs based on fiber gratings have been demonstrated. However, these sensors have not been commercialized because they exhibit some drawbacks: low sensitivity, limited range, long-term instability, or limited resolution. In addition, any sensors that involve direct interaction of the optical field with the fuel (either by launching light into the fuel tank or via the evanescent field of a fiber-guided mode) must be able to cope with the potential build up of contamination-often bacterial-on the optical surface. In this paper, a fuel level sensor based on microstructured polymer optical fiber Bragg gratings (mPOFBGs), including poly (methyl methacrylate) (PMMA) and TOPAS fibers, embedded in diaphragms is investigated in detail. The mPOFBGs are embedded in two different types of diaphragms and their performance is investigated with aviation fuel for the first time, in contrast to our previous works, where water was used. Our new system exhibits a high performance when compared with other previously published in the literature, making it a potentially useful tool for aircraft fuel monitoring.

High-sensitivity differential scanning calorimetry for measurement of steroid entrapment in nebulised liposomes generated from proliposomes

A novel approach to the determination of steroid entrapment in the bilayers of aerosolised liposomes has been introduced using high-sensitivity differential scanning calorimetry (DSC). Proliposomes were dispersed in water within an air-jet nebuliser and the energy produced during atomisation was used to hydrate the proliposomes and generate liposome aerosols. Proliposomes that included the steroid beclometasone dipropionate (BDP) produced lower aerosol and lipid outputs than steroid-free proliposomes. Size analysis and transmission electron microscopy showed an evidence of liposome formation within the nebuliser, which was followed by deaggregation and size reduction of multilamellar liposomes on nebulisation to a two-stage impinger. For each formulation, no difference in thermal transitions was observed between delivered liposomes and those remaining in the nebuliser. However, steroid (5 mole%) lowered the onset temperature and the enthalpy of the pretransition, and produced a similar onset temperature and larger enthalpy of the main transition, with broadened pretransition and main transitions. This indicates that BDP was entrapped and exhibited an interaction with the liposome phospholipid membranes. Since the pretransition was depressed but not completely removed and no phase separation occurred, it is suggested that the bilayers of the multilamellar liposomes can entrap more than 5 mole% BDP. Overall, liposomes were generated from proliposomes and DSC investigations indicated that the steroid was entrapped in the bilayers of aerosolised multilamellar vesicles.