Efeito da adição de WC e Co na sinterização e propriedades mecânicas da alumina

Composites based on alumina (Al2O3), tungsten carbide (WC) and cobalt (Co) exhibit specific properties such as low density, high oxidation resistance, high melting point and high chemical inertia. That composite shows to be a promising material for application in various fields of engineering. In this work, the mechanical properties of the composite (Al2O3 – WC – Co), particularly density and hardness, were evaluated according to the effects of the variables of powder processing parameters, green compact and sintered. Powder composites with the composition of 80 wt% Al2O3, 18 wt% WC and 2 wt% Co were processed by high energy ball milling in a planetary mill for 50 hours as well as mixed by manual mixing in a glass vessel with the same proportion. Samples were collected (2, 10, 20, 30, 40 and 50 hours) during the milling process. Then, the powders were compacted in a cylindrical die with 5 mm in diameter in a uniaxial press with pressures of 200 and 400 MPa. The sintering was in two stages: first, the solid phase sintering was performed at 1126 and 1300 °C for 1 hour with a heating rate of 10 °C/min in a resistive furnace under argon atmosphere for green samples compacted in 200 and 400 MPa; the second sintering was performed on dilatometer in solid phase at 1300 °C for green sample compacted in 200 MPa, another sintering also was performed on dilatometer, this time in liquid phase at 1550 °C for green samples compacted in 200 and 400 MPa, with the same parameters used in resistive furnace. The raw materials were characterized by X – ray diffraction (XRD), X – ray fluorescence (XRF), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and laser particlemeter. The sintered samples were subjected to microhardness testing. The results showed that high energy milling achieved to the objectives regarding the particle size and the dispersion of composite phases. However, the hardness did not achieve to significant results, this is an indication that the composite has low fracture toughness.

Trace element contents in bottom sediments from the North Indian Ocean

Contents and distributions of Cu, Ni, Co, V, Cr, Zn, Pb, Mo, W, and Zr in near-coast and pelagic sediments of the Northern Indian Ocean are under consideration in the paper. Chemical analyses showed enrichment of pelagic clayey radiolarian oozes by Mn, Cu, Ni, Co, Pb, W, and Mo. According to enrichment factors these elements have the following order: Mo> Mn> Cu> Ni> Co> Pb> W. Enrichment of pelagic sediments from the Indian Ocean is mainly determined by the mechanism of the sedimentation process. Enrichment factors of Cu, Ni, Co, W, Mo, and Mn in pelagic sediments of the North Indian Ocean are intermediate between ones in pelagic sediments of the Pacific and Atlantic Oceans.

Composition of sediments samples spanning the Cretaceous-Tertiary boundary at ODP Site 207-1259

Ocean Drilling Program (ODP) Leg 207, on the Demerara Rise in the western tropical North Atlantic, recovered multiple Cretaceous-Paleogene boundary sections containing an ejecta layer. Sedimentological, geochemical, and paleontological changes across the boundary closely match patterns expected for a mass extinction caused by a single impact. A normally graded, ~2-cm-thick bed of spherules that is interpreted as a primary air-fall deposit of impact ejecta occurs between sediments of the highest Cretaceous Plummerita hantkeninoides foraminiferal zone and the lowest Paleogene P0 foraminiferal zone. There are no other spherule layers in the section. In addition to extinction of Cretaceous taxa, foraminiferal abundance drops from abundant to rare across the boundary. Ir concentrations reach a maximum of ~1.5 ppb at the top of the spherule bed, and the Ir anomaly is associated with enrichment in other siderophile elements. We attribute the unusually well-preserved and relatively simple stratigraphy to the fact that Demerara Rise was close enough (~4500 km) to the Chicxulub impact site to receive ~2 cm of ejecta, yet was far enough away (and perhaps sheltered by the curve of northern South America) to have been relatively unaffected by impact-induced waves.

Investigating the encoding of visual stimuli by forming neural circuits in the cat primary visual cortex

Contexte La connectomique, ou la cartographie des connexions neuronales, est un champ de recherche des neurosciences évoluant rapidement, promettant des avancées majeures en ce qui concerne la compréhension du fonctionnement cérébral. La formation de circuits neuronaux en réponse à des stimuli environnementaux est une propriété émergente du cerveau. Cependant, la connaissance que nous avons de la nature précise de ces réseaux est encore limitée. Au niveau du cortex visuel, qui est l’aire cérébrale la plus étudiée, la manière dont les informations se transmettent de neurone en neurone est une question qui reste encore inexplorée. Cela nous invite à étudier l’émergence des microcircuits en réponse aux stimuli visuels. Autrement dit, comment l’interaction entre un stimulus et une assemblée cellulaire est-elle mise en place et modulée? Méthodes En réponse à la présentation de grilles sinusoïdales en mouvement, des ensembles neuronaux ont été enregistrés dans la couche II/III (aire 17) du cortex visuel primaire de chats anesthésiés, à l’aide de multi-électrodes en tungstène. Des corrélations croisées ont été effectuées entre l’activité de chacun des neurones enregistrés simultanément pour mettre en évidence les liens fonctionnels de quasi-synchronie (fenêtre de ± 5 ms sur les corrélogrammes croisés corrigés). Ces liens fonctionnels dévoilés indiquent des connexions synaptiques putatives entre les neurones. Par la suite, les histogrammes peri-stimulus (PSTH) des neurones ont été comparés afin de mettre en évidence la collaboration synergique temporelle dans les réseaux fonctionnels révélés. Enfin, des spectrogrammes dépendants du taux de décharges entre neurones ou stimulus-dépendants ont été calculés pour observer les oscillations gamma dans les microcircuits émergents. Un indice de corrélation (Rsc) a également été calculé pour les neurones connectés et non connectés. Résultats Les neurones liés fonctionnellement ont une activité accrue durant une période de 50 ms contrairement aux neurones fonctionnellement non connectés. Cela suggère que les connexions entre neurones mènent à une synergie de leur inter-excitabilité. En outre, l’analyse du spectrogramme dépendant du taux de décharge entre neurones révèle que les neurones connectés ont une plus forte activité gamma que les neurones non connectés durant une fenêtre d’opportunité de 50ms. L’activité gamma de basse-fréquence (20-40 Hz) a été associée aux neurones à décharge régulière (RS) et l’activité de haute fréquence (60-80 Hz) aux neurones à décharge rapide (FS). Aussi, les neurones fonctionnellement connectés ont systématiquement un Rsc plus élevé que les neurones non connectés. Finalement, l’analyse des corrélogrammes croisés révèle que dans une assemblée neuronale, le réseau fonctionnel change selon l’orientation de la grille. Nous démontrons ainsi que l’intensité des relations fonctionnelles dépend de l’orientation de la grille sinusoïdale. Cette relation nous a amené à proposer l’hypothèse suivante : outre la sélectivité des neurones aux caractères spécifiques du stimulus, il y a aussi une sélectivité du connectome. En bref, les réseaux fonctionnels «signature » sont activés dans une assemblée qui est strictement associée à l’orientation présentée et plus généralement aux propriétés des stimuli. Conclusion Cette étude souligne le fait que l’assemblée cellulaire, plutôt que le neurone, est l'unité fonctionnelle fondamentale du cerveau. Cela dilue l'importance du travail isolé de chaque neurone, c’est à dire le paradigme classique du taux de décharge qui a été traditionnellement utilisé pour étudier l'encodage des stimuli. Cette étude contribue aussi à faire avancer le débat sur les oscillations gamma, en ce qu'elles surviennent systématiquement entre neurones connectés dans les assemblées, en conséquence d’un ajout de cohérence. Bien que la taille des assemblées enregistrées soit relativement faible, cette étude suggère néanmoins une intrigante spécificité fonctionnelle entre neurones interagissant dans une assemblée en réponse à une stimulation visuelle. Cette étude peut être considérée comme une prémisse à la modélisation informatique à grande échelle de connectomes fonctionnels.

Pupillary shapes in response to electrical stimulation of the sclera of peripheral cornea in cats and porcines

Purpose: We have reported that the changes in the pupillary shape in response to electrical stimulation of the branches of the ciliary nerves in cats. (Miyagawa et al. PLoS One, 2014). This study investigates the changes in the pupillary shapes in response to electrical stimulations of the sclera of peripheral cornea in cats and porcines. Methods: Two enucleated eyes of two cats and three enucleated porcine eyes were studied. Trains of biphasic pulses (current, 3 mA; duration, 2 ms/phase; frequency, 40 Hz) were applied using a tungsten electrode (0.3mm diameter). The stimulation was performed at every 45 degree over the entire circular region on the sclera near the cornea. The pupillary images were recorded before and 4 s (cat) and 10 s (pig) after the stimulation and the change in the pupil diameter (Δr) was quantified. The pupillary images were obtained with a custom-built compact wavefront aberrometer (Uday et al. J Cataract Refract Surg, 2013). Results: In a cat eye, the pupil was dilated by the electrical stimulation at six out of eight orientations (before stimulation pupil diameter r=10.10±0.49 mm, Δr=0.33±0.12 mm). The pupil dilated only toward the electrode (relative eccentricity of the pupil center to the pupil diameter change amount rdec=1.15±0.28). In the porcine eyes, the pupils were constricted by the electrical stimulations at the temporal and nasal orientations (r=10.04±0.57 mm, Δr=1.52±0.70 mm). The pupils contracted symmetrically (rdec=0.30±0.12). Conclusions: With electrical stimulation in the sclera of the peripheral cornea, asymmetric mydriasis in cat eyes and symmetrical miosis in porcine eyes were observed. Under the assumption that the electrical stimulation stimulated both muscles that contribute to the pupil control, our hypothesis proposed here is that the pupil dilator is stronger than the pupil sphincter in cat, and pupil sphincter is stronger than pupil dilator in porcine.

Accommodative response to electrical stimulation of the sclera of peripheral cornea in cats and porcines

Purpose: We have reported that the changes in the accommodative response to electrical stimulation of the branches of the ciliary nerves in cats. (Miyagawa et al, PLoS One, 2014). We have also reported that no robust accommodative responses to the electrical stimulations of the sclera of peripheral cornea (SSPC) were observed in enucleated porcine eyes (Mihashi et al, VPOptics, 2014). In this study, accommodative responses to SSPC stimulation in cats and porcines were investigated. Methods: Two eyes of two cats under anesthesia and after they were sacrificed were studied. Three enucleated porcine eyes obtained from a local slaughterhouse were also studied. Trains of biphasic pulses (current, 3 mA; duration, 2 ms/phase; frequency, 40 Hz) were applied using a tungsten electrode (0.3mm diameter) from several orientations. Wavefront sensing with a compact wavefront aberrometer (Uday et al J Cataract Refract Surg, 2013) were performed before and 4 s (cat) and 10 s (pig) after the stimulations and wavefront aberrations including spherical errors were analyzed over a 4-mm pupil area. Results: In the first cat under anesthesia, at three out of seven stimulus positions, 0.2 D hyperopic accommodative responses were observed and in two orientations, myopic responses were observed. For the other cat, weak accommodative responses including astigmatic changes were observed. In the sacrificed condition of the second cat, 0.1 D myopic response was observed for one stimulus orientation and the smaller responses were observed at six out of eight stimulus positions. No accommodative responses were elicited for the enucleated porcine eyes. Conclusions: In the anesthetized cats, electrical stimulation of the SSPC induced accommodative responses; the responses were unstable and weaker than the responses by the ciliary nerve stimulations we observed in our previous study. Small accommodative responses were observed after one of two cats had been sacrificed, but no accommodative responses were detected in the enucleated porcine eyes. Further studies are needed to confirm difference in the accommodation functions in the two species.

Advanced Applications of 3D Dosimetry and 3D Printing in Radiation Therapy

As complex radiotherapy techniques become more readily-practiced, comprehensive 3D dosimetry is a growing necessity for advanced quality assurance. However, clinical implementation has been impeded by a wide variety of factors, including the expense of dedicated optical dosimeter readout tools, high operational costs, and the overall difficulty of use. To address these issues, a novel dry-tank optical CT scanner was designed for PRESAGE 3D dosimeter readout, relying on 3D printed components and omitting costly parts from preceding optical scanners. This work details the design, prototyping, and basic commissioning of the Duke Integrated-lens Optical Scanner (DIOS).

The convex scanning geometry was designed in ScanSim, an in-house Monte Carlo optical ray-tracing simulation. ScanSim parameters were used to build a 3D rendering of a convex ‘solid tank’ for optical-CT, which is capable of collimating a point light source into telecentric geometry without significant quantities of refractive-index matched fluid. The model was 3D printed, processed, and converted into a negative mold via rubber casting to produce a transparent polyurethane scanning tank. The DIOS was assembled with the solid tank, a 3W red LED light source, a computer-controlled rotation stage, and a 12-bit CCD camera. Initial optical phantom studies show negligible spatial inaccuracies in 2D projection images and 3D tomographic reconstructions. A PRESAGE 3D dose measurement for a 4-field box treatment plan from Eclipse shows 95% of voxels passing gamma analysis at 3%/3mm criteria. Gamma analysis between tomographic images of the same dosimeter in the DIOS and DLOS systems show 93.1% agreement at 5%/1mm criteria. From this initial study, the DIOS has demonstrated promise as an economically-viable optical-CT scanner. However, further improvements will be necessary to fully develop this system into an accurate and reliable tool for advanced QA.

Pre-clinical animal studies are used as a conventional means of translational research, as a midpoint between in-vitro cell studies and clinical implementation. However, modern small animal radiotherapy platforms are primitive in comparison with conventional linear accelerators. This work also investigates a series of 3D printed tools to expand the treatment capabilities of the X-RAD 225Cx orthovoltage irradiator, and applies them to a feasibility study of hippocampal avoidance in rodent whole-brain radiotherapy.

As an alternative material to lead, a novel 3D-printable tungsten-composite ABS plastic, GMASS, was tested to create precisely-shaped blocks. Film studies show virtually all primary radiation at 225 kVp can be attenuated by GMASS blocks of 0.5cm thickness. A state-of-the-art software, BlockGen, was used to create custom hippocampus-shaped blocks from medical image data, for any possible axial treatment field arrangement. A custom 3D printed bite block was developed to immobilize and position a supine rat for optimal hippocampal conformity. An immobilized rat CT with digitally-inserted blocks was imported into the SmART-Plan Monte-Carlo simulation software to determine the optimal beam arrangement. Protocols with 4 and 7 equally-spaced fields were considered as viable treatment options, featuring improved hippocampal conformity and whole-brain coverage when compared to prior lateral-opposed protocols. Custom rodent-morphic PRESAGE dosimeters were developed to accurately reflect these treatment scenarios, and a 3D dosimetry study was performed to confirm the SmART-Plan simulations. Measured doses indicate significant hippocampal sparing and moderate whole-brain coverage.

Investigating the encoding of visual stimuli by forming neural circuits in the cat primary visual cortex

Contexte La connectomique, ou la cartographie des connexions neuronales, est un champ de recherche des neurosciences évoluant rapidement, promettant des avancées majeures en ce qui concerne la compréhension du fonctionnement cérébral. La formation de circuits neuronaux en réponse à des stimuli environnementaux est une propriété émergente du cerveau. Cependant, la connaissance que nous avons de la nature précise de ces réseaux est encore limitée. Au niveau du cortex visuel, qui est l’aire cérébrale la plus étudiée, la manière dont les informations se transmettent de neurone en neurone est une question qui reste encore inexplorée. Cela nous invite à étudier l’émergence des microcircuits en réponse aux stimuli visuels. Autrement dit, comment l’interaction entre un stimulus et une assemblée cellulaire est-elle mise en place et modulée? Méthodes En réponse à la présentation de grilles sinusoïdales en mouvement, des ensembles neuronaux ont été enregistrés dans la couche II/III (aire 17) du cortex visuel primaire de chats anesthésiés, à l’aide de multi-électrodes en tungstène. Des corrélations croisées ont été effectuées entre l’activité de chacun des neurones enregistrés simultanément pour mettre en évidence les liens fonctionnels de quasi-synchronie (fenêtre de ± 5 ms sur les corrélogrammes croisés corrigés). Ces liens fonctionnels dévoilés indiquent des connexions synaptiques putatives entre les neurones. Par la suite, les histogrammes peri-stimulus (PSTH) des neurones ont été comparés afin de mettre en évidence la collaboration synergique temporelle dans les réseaux fonctionnels révélés. Enfin, des spectrogrammes dépendants du taux de décharges entre neurones ou stimulus-dépendants ont été calculés pour observer les oscillations gamma dans les microcircuits émergents. Un indice de corrélation (Rsc) a également été calculé pour les neurones connectés et non connectés. Résultats Les neurones liés fonctionnellement ont une activité accrue durant une période de 50 ms contrairement aux neurones fonctionnellement non connectés. Cela suggère que les connexions entre neurones mènent à une synergie de leur inter-excitabilité. En outre, l’analyse du spectrogramme dépendant du taux de décharge entre neurones révèle que les neurones connectés ont une plus forte activité gamma que les neurones non connectés durant une fenêtre d’opportunité de 50ms. L’activité gamma de basse-fréquence (20-40 Hz) a été associée aux neurones à décharge régulière (RS) et l’activité de haute fréquence (60-80 Hz) aux neurones à décharge rapide (FS). Aussi, les neurones fonctionnellement connectés ont systématiquement un Rsc plus élevé que les neurones non connectés. Finalement, l’analyse des corrélogrammes croisés révèle que dans une assemblée neuronale, le réseau fonctionnel change selon l’orientation de la grille. Nous démontrons ainsi que l’intensité des relations fonctionnelles dépend de l’orientation de la grille sinusoïdale. Cette relation nous a amené à proposer l’hypothèse suivante : outre la sélectivité des neurones aux caractères spécifiques du stimulus, il y a aussi une sélectivité du connectome. En bref, les réseaux fonctionnels «signature » sont activés dans une assemblée qui est strictement associée à l’orientation présentée et plus généralement aux propriétés des stimuli. Conclusion Cette étude souligne le fait que l’assemblée cellulaire, plutôt que le neurone, est l'unité fonctionnelle fondamentale du cerveau. Cela dilue l'importance du travail isolé de chaque neurone, c’est à dire le paradigme classique du taux de décharge qui a été traditionnellement utilisé pour étudier l'encodage des stimuli. Cette étude contribue aussi à faire avancer le débat sur les oscillations gamma, en ce qu'elles surviennent systématiquement entre neurones connectés dans les assemblées, en conséquence d’un ajout de cohérence. Bien que la taille des assemblées enregistrées soit relativement faible, cette étude suggère néanmoins une intrigante spécificité fonctionnelle entre neurones interagissant dans une assemblée en réponse à une stimulation visuelle. Cette étude peut être considérée comme une prémisse à la modélisation informatique à grande échelle de connectomes fonctionnels.

(Table 1) Determined and theoretical chemical composition of thaumasite of ODP Hole 135-841B

Hole 841B was drilled in the forearc region of the Lau Basin at a water depth of 4810 m. The hole penetrated a roughly 500-m-thick series of Miocene volcanic sediments with a number of basaltic to andesitic units (sills?) varying in thickness between 7 cm and 17 m. The volcanics are slightly to moderately altered and contain analcite, chabazite, natrolite-thompsonite, heulandite (?), prehnite, and quartz as secondary phases. In addition, thaumasite [Ca3Si(OH)6 * 12H2O](SO4)(CO3) was identified in the altered sequence. Sulfur isotope data of two thaumasite separates (+23.5 per mil and +21.1 per mil d34S) indicate a seawater origin of the sulfate sulfur. It is suggested that thaumasite is a product of low-temperature (<60 °C), seawater-derived CaCl2-rich fluids that were almost identical in composition to those presently circulating in the sub-seafloor.