Solventless synthesis of acyl phosphonamidates, precursors to masked bisphosphonates

A series of acyl phosphonamidates, the synthetic precursors to bisphosphonates, have been readily prepared from phosphoramidite type reagents and a range of acid chlorides. These reactions were performed using solventless conditions, where purification was easily achieved using column chromatography with yields ranging from 71-90%. Furthermore, we have demonstrated that these acyl phosphonamidates could be used for the preparation of unsymmetrical bisphosphonates, which do date are scarcely reported in the literature.

Understanding the Flash Sintering of Rare-Earth-Doped Ceria for Solid Oxide Fuel Cell

A novel electrical current applied technique known as flash sintering has been applied to rapidly (within 10 min) densify electrolytes including Ce_0.8Gd_0.2O_1.9 (GDC20), Ce_0.9Gd_0.1O_1.95 (GDC10), and Ce_0.8Sm_0.2O_1.9 (SDC20) for application in Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs). The densification temperature for the three electrolytes was 554°C, 635°C, and 667°C, respectively, which is far below conventional sintering temperatures. All specimens after flash sintering maintained the pure fluorite structure and exhibited a well-densified microstructure. To investigate the flash-sintering mechanism, we have applied Joule heating effect with blackbody radiation theory, and found that this theory could reasonably interpret the flash-sintering phenomenon by matching theoretically calculated temperature with the real temperature. More importantly, one of the materials inherent properties, the electronic conductivity, has been found correlated with the onset of flash sintering, which indicates that the electrons and holes are the primary current carriers during the start of flash-sintering process. As a result, potential densification mechanisms have been discussed in terms of spark plasma discharge.

In situ preparation of 3D graphene aerogels@hierarchical Fe3O4 nanoclusters as high rate and long cycle anode materials for lithium ion batteries

We describe a novel strategy for in situ fabrication of hierarchical Fe₃O₄ nanoclusters-GAs. Fe₃O₄ NCs-GAs deliver excellent rate capability (the reversible capacities obtained were 1442, 392 and 118 mA h g^-1 at 0.1C, 12C and 35C rates), and a high reversible capacity of 577 mA h g^-1 over 300 cycles at the current density of 5.2 A g^-1 (6C).

In situ synthesis of LiV3O8 nanorods on graphene as high rate-performance cathode materials for rechargeable lithium batteries

We developed a facile two-step hydrothermal procedure to prepare hybrid materials of LiV₃O₈ nanorods on graphene sheets. The special structure endows them with the high-rate transportation of electrolyte ions and electrons throughout the electrode matrix, resulting in remarkable electrochemical performance when they were used as cathodes in rechargeable lithium batteries. © 2013 The Royal Society of Chemistry.

Hydrogen-permeation characteristics of a SrCeO3-based ceramic separation membrane:Thermal, ageing and surface-modification effects

Dense ceramics with mixed protonic-electronic conductivity are of considerable interest for the separation and purification of hydrogen and as electrochemical reactors. In this work, the hydrogen permeability of a Sr_0.97Ce_0.9Yb_0.1O_{3 - δ} (SCYb) membrane with a porous Pt catalytic layer on the hydrogen feed-exposed side has been studied over the temperature range 500-804 °C employing Ar as the permeate sweep gas. A SiO₂-B₂O₃-BaO-MgO-ZnO-based glass-ceramic sealant was successfully employed to seal the membrane to the dual-chamber reactor. After 14 h of exposure to 10% H₂:90% N₂ at 804 °C, the H₂ flux reached a maximum of 33 nmol cm^{- 2} s^{- 1}, over an order of magnitude higher than that obtained on membranes of similar thickness without surface modification. The permeation rate then decreased slowly and moderately on annealing at 804 °C over a further 130 h. Thereafter, the flux was both reproducible and stable on thermal cycling in the range 600-804 °C. The results indicate an important role of superficial activation processes in the flux rate and suggest that hydrogen fluxes can be further optimised in cerate-based perovskites. © 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Concrete damage plasticity model for modeling FRP-to-concrete bond behavior

The technique of externally bonding fiber-reinforced polymer (FRP) composites has become very popular worldwide for retrofitting existing reinforced concrete (RC) structures. Debonding of FRP from the concrete substrate is a typical failure mode in such strengthened structures. The bond behavior between FRP and concrete thus plays a crucial role in these structures. The FRP-to-concrete bond behavior has been extensively investigated experimentally, commonly using a single or double shear test of the FRP-to-concrete bonded joint. Comparatively, much less research has been concerned with numerical simulation, chiefly due to difficulties in the accurate modeling of the complex behavior of concrete. This paper presents a simple but robust finite-element (FE) model for simulating the bond behavior in the entire debonding process for the single shear test. A concrete damage plasticity model is proposed to capture the concrete-to-FRP bond behavior. Numerical results are in close agreement with test data, validating the model. In addition to accuracy, the model has two further advantages: it only requires the basic material parameters (i.e., no arbitrary user-defined parameter such as the shear retention factor is required) and it can be directly implemented in the FE software ABAQUS.

A systematic review and meta-analysis of the survival of non-feldspathic porcelain veneers over 5 and 10 years

PURPOSE: This systematic review aimed to report and explore the survival of dental veneers constructed from non-feldspathic porcelain over 5 and 10 years.

MATERIALS AND METHODS: A total of 4,294 articles were identified through a systematic search involving all databases in the Cochrane Library, MEDLINE (OVID), EMBASE, Web of Knowledge, specific journals (hand-search), conference proceedings, clinical trials registers, and collegiate contacts. Articles, abstracts, and gray literature were sought by two independent researchers. There were no language limitations. One hundred sixteen studies were identified for full-text assessment, with 10 included in the analysis (5 qualitative, 5 quantitative). Study characteristics and survival (Kaplan-Meier estimated cumulative survival and 95% confidence interval [CI]) were extracted or recalculated. A failed veneer was one which required an intervention that disrupted the original marginal integrity, had been partially or completely lost, or had lost retention more than twice. A meta-analysis and sensitivity analysis of Empress veneers was completed, with an assessment of statistical heterogeneity and publication bias. Clinical heterogeneity was explored for results of all veneering materials from included studies.

RESULTS: Within the 10 studies, veneers were fabricated with IPS Empress, IPS Empress 2, Cerinate, and Cerec computer-aided design/computer-assisted manufacture (CAD/CAM) materials VITA Mark I, VITA Mark II, Ivoclar ProCad. The meta-analysis showed the pooled estimate for Empress veneers to be 92.4% (95% CI: 89.8% to 95.0%) for 5-year survival and 66% to 94% (95% CI: 55% to 99%) for 10 years. Data regarding other non-feldspathic porcelain materials were lacking, with only a single study each reporting outcomes for Empress 2, Cerinate, and various Cerec porcelains over 5 years. The sensitivity analysis showed data from one study had an influencing and stabilizing effect on the 5-year pooled estimate.

CONCLUSION: The long-term outcome (> 5 years) of non-feldspathic porcelain veneers is sparsely reported in the literature. This systematic review indicates that the 5-year cumulative estimated survival for etchable non-feldspathic porcelain veneers is over 90%. Outcomes may prove clinically acceptable with time, but evidence remains lacking and the use of these materials for veneers remains experimental.

A chemically unlocked binary molecular switch

A highly luminescent and sensitive terbium complex of a ligand comprising of a phthalimide group appended to a DO3A moiety is an active pH sensor that is conditional on its previous pH. © 2012 The Royal Society of Chemistry.

Structure-tunable Janus fibers fabricated using spinnerets with varying port angles

The preparation of Janus fibers using a new side-by-side electrospinning process is reported. By manipulating the angle between the two ports of the spinneret emitting the working fluids, Janus nanofibers with tunable structures in terms of width, interfacial area and also volume of each side can be easily fabricated.

Chloride induced corrosion of steel bars in alkali activated slag concretes

The studies on chloride induced corrosion of steel bars in alkali activated slag (AAS) concretes are scarcely reported in the past. In order to make this issue clearer and compare the corrosion performance of AAS with Portland cement (PC) counterpart, an investigation was carried out and the results are reported in this paper. Corrosion properties were assessed with the help of rate of corrosion, electrical resistivity and pore solution chemistry. It was found that: (i) steel corrosion resistance of the AAS concretes was comparable or in some cases even worse than that of Portland cement (PC) concrete under intermittent chloride ponding regime; (ii) the corrosion behaviour of the AAS concretes was significantly influenced by ionic exchange, carbonation and sulphide concentration; (iii) the increase of alkali concentration of the activator generally reduced chloride resulting corrosion, and a value of 1.5 was found to be an optimum modulus for the activator for improving the corrosion resistance.

Effect of reinforcement and heat treatment on elevated temperature sliding of electroless Ni–P/SiC composite coatings

The investigation is focused on the wear behaviour at elevated test temperature of composite Ni–P/SiC deposit, with varying concentration of the reinforcing SiC particles. The phase evolution measured by X-ray diffraction suggests slight crystallisation during wear testing at 200 °C. In coating without reinforcing particles, adhesive wear is accompanied by microcracks. The thermal heat generated and the cyclic loading could have induced sub-surface microcracks. Owing to the effective matrix-ceramics system in composite coatings, fine grooves, abrasive polishing and uniform wearing are observed. Reinforcing particles in the matrix hinder microcrack formation and significantly reduce the wear rate. Triboxidation is confirmed from energy dispersive X-ray spectrometry.

Modelling and visualisation of material flow in friction stir spot welding

Abstract The material flow in friction stir spot welding of aluminium to both aluminium and steel has been investigated, using pinless tools in a lap joint geometry. The flow behaviour was revealed experimentally using dissimilar Al alloys of similar strength. The effect on the material flow of tool surface features, welding conditions (rotation speed, plunge depth, dwell time), and the surface state of the steel sheet (un-coated or galvanized) have been systematically studied. A novel kinematic flow model is presented, which successfully predicts the observed layering of the dissimilar Al alloys under a range of conditions. The model and the experimental observations provide a consistent interpretation of the stick-slip conditions at the tool-workpiece interface, addressing an elusive and long-standing issue in the modelling of heat generation in friction stir processing.

Development of sialons colloidally processed in aqueous medium

Desenvolveu-se um novo método de processamento coloidal em meio aquoso para consolidar cerâmicos de α-Y-SiAlON, os quais foram sinterizados por prensagem isostática a quente (HIP) e por spark plasma sintering (SPS). Preparou-se com sucesso uma suspensão aquosa de pós precursores de YSiAlON (Si3N4, Al2O3, Y2O3 e AlN), temporariamente estável, usando Dolapix PC21 como dispersante, permitindo a fabricação de pós granulados pela técnica de aspersão-congelamento-liofilização e a consolidação de corpos em verde por enchimento por barbotina. Avaliou-se o efeito do excesso de oxigénio introduzido pelo processamento aquoso no desenvolvimento microestrutural e nas propriedades mecânicas. Os corpos de Y-SiAlON consolidados por enchimento por barbotina e sinterizados por HIP a 1800ºC apresentaram microestruturas e propriedades mecânicas similares a corpos consolidados por prensagem a seco. Estes materiais exibiram densificação completa, dureza Vickers máxima de 2003 e tenacidade à fractura (método SEVNB) máxima de 5.20 MPam1/2. Foi ainda possível estabelecer uma relação estreita entre o aumento do conteúdo em oxigénio das amostras sinterizadas e a diminuição da tenacidade à fractura. Na tentativa de melhorar a tenacidade à fractura dos materiais, procedeu-se à incorporação nas suspensões de sementes de Ca-α-SiAlON de geometria alongada produzidas por síntese por combustão, adicionadas como agentes de reforço. A síntese por combustão realizada em larga escala (cargas até 1 kg) não produziu efeitos negativos óbvios nos produtos da reacção. Investigara-se os efeitos da adição de 5 % em peso de sementes nas propriedades mecânicas e no desenvolvimento microestrutural de amostras densificadas por HIP. Em comparação com os materiais sem sementes, a tenacidade à fractura (método SEVNB) aumentou 13%, mas a dureza Vickers resultou 14,5% inferior. A sinterização por SPS permitiu obter densificação completa a temperaturas tão baixas como 1600ºC a partir dos pós granulados de Y-SiAlON sem a adição extra de Y2O3 para aumentar o teor de fase líquida. Os materiais sinterizados a 1700ºC e 1600ºC mostraram valores máximos de tenacidade à fractura de 4.36 e 4.20 MPam1/2 (método SEVNB), e de dureza Vickers de 2089 e 2084, respectivamente. Esta técnica de sinterização permitiu ainda obter corpos sinterizados translúcidos com uma transmitância máxima de 61% numa amostra de 2mm de espessura. Os corpos translúcidos apresentaram dureza Vickers de 2154 e tenacidade à fractura 3.74 MPam1/2 (método SEVNB).

Matérias-primas da plataforma do Mondego para cerâmica

O presente trabalho divulga os resultados dos estudos levados a efeito nas matérias-primas argilosas que se integram tipologicamente na argila comum, ocorrentes na designada Plataforma do Mondego, Centro de Portugal, na região entre Miranda do Corvo, a SW, e Tábua, a NE. Para tal realizou-se a cartografia superficial dos sedimentos continentais do Cretácico e do Terciário, aí preservados, estabeleceram-se as colunas sedimentares, a nível regional e a nível local, nas áreas de maior potencial reconhecido e, caracterizaram-se as matérias-primas argilosas amostradas, em termos de composição, textura e aptidão cerâmica, objectivando a definição das zonas das jazidas com maior interesse industrial. A informação obtida e compilada, relativa ao caulino e ao feldspato é também apresentada, com vista a uma percepção da potencialidade destas matériasprimas cerâmicas ocorrentes na área. O estudo de caracterização dos materiais argilosos investigados teve como base 53 amostras obtidas em seis regiões da Plataforma do Mondego aqui definidas por motivo de organização do trabalho, segundo os critérios geográfico e geotectónico. As formações de Côja e de Campelo, do Terciário, constituem as unidades onde ocorrem litótipos produtivos, em termos de matéria-prima para a Cerâmica de Barro Vermelho ou Cerâmica de Construção. Relativamente às características texturais e composicionais, em síntese, apresentam-se os factos relevantes seguintes: A matéria-prima argilosa existente na área estudada materializa, granulometricamente, na maioria das amostras, silte, caindo os níveis amostrados com maior percentagem de argila, no domínio do silte argiloso. O défice em fracção argila implica limitações quanto à possibilidade de diversificação de produtos cerâmicos fabricados com estas matérias-primas tal-qual. Os diferentes métodos analíticos utilizados na caracterização mineralógica dos materiais amostrados confirmaram uma composição em termos dos minerais argilosos, consistindo de ilite/mica (em geral, o mais abundante), caulinite e esmectite, interestratificados e clorite. Os minerais não argilosos são quartzo (predominante), feldspato (sobretudo potássico) e hematite, com uma representação baixa. A mineralogia da fracção inferior a 2μm das amostras, não difere das amostras totais, salvo no teor mais elevado dos minerais argilosos e acentuada redução dos minerais não argilosos. Os resultados da análise química por fluorescência de raios X das amostras integrais correlacionam-se com as características mineralógicas observadas através das técnicas analíticas utilizadas. No respeitante às propriedades e comportamento cerâmico verifica-se: Os parâmetros relacionados com a plasticidade indicam que parte das pastas elaboradas com estes materiais argilosos têm uma trabalhabilidade aceitável, mas existem problemas de conformação e acentuada retracção num número significativo de amostras, devido à elevada plasticidade da maioria das amostras. A extrusão é satisfatória a óptima. A RMF e a retracção em seco assumem valores, respectivamente, moderados a baixos e moderados, embora seja necessário ter em conta o procedimento de extrusão dos provetes, sem dispositivo de vácuo. Todas as amostras foram sujeitas a cozedura a 900ºC, e um conjunto seleccionado foi cozido a 1000ºC e a 1100ºC. As fases mineralógicas ocorrentes após cozeduras a 900ºC e 1100ºC foram identificadas num conjunto de amostras, tendo-se evidenciado a coerência dessas fases, com a mineralogia das amostras em seco. Após cozedura a 900ºC, os valores de RMF das amostras satisfazem geralmente os valores mínimos, exigidos para o fabrico de tijolo, abobadilha e, com alguma frequência, de telha, como já se verificava com os valores daquela propriedade em seco. Os valores de retracção seco-cozido são em geral, modestos. A capacidade de absorção de água é maioritariamente elevada. A formação de vidro, sobretudo, condiciona o comportamento destas propriedades por cozedura dos provetes a 1000ºC e a 1100ºC. A coloração predominante em cru das matérias-primas argilosas amostradas é amarelo acastanhado a castanho avermelhado. Após cozedura a 900ºC, há um acentuado escurecimento e incremento no grau de vermelho. As cozeduras a 1000ºC e 1100ºC promovem escurecimento gradual, com ligeira influência na cor. O comportamento dos provetes após as cozeduras cerâmicas revelou-se homogéneo a cada uma das respectivas temperaturas, não se registando também defeitos significativos, nem eflorescências. A análise das amostras em termos composicionais e tecnológicos permitiu destacar as principais características e aspectos distintivos das matériasprimas, nas diferentes regiões definidas objectivando as diferentes potencialidades cerâmicas. Nesta abordagem comparativa foram consideradas só as amostras dos campos silte e silte arenoso, por serem aquelas com maior interesse para a Cerâmica de Construção. Nas colunas sedimentares das regiões de Tábua e Santa Quitéria constata-se a ocorrência de dois ritmos de sedimentação, que embora assumam características específicas em cada região, têm aspectos composicionais e tecnológicos em comum, traduzindo melhor aptidão cerâmica os ritmos inferiores. A conjugação da cartografia realizada com os estudos laboratoriais permite concluir que as regiões de Tábua e de Santa Quitéria serão as que têm maior potencial por explorar, em matéria-prima para Cerâmica de Construção, apesar da primeira já ser intensamente explorada. Na região de Tábua, as amostras têm como fases mineralógicas principais ilite e quartzo na mesma proporção média (35%) e caulinite (média=19%) que regista enriquecimento significativo na fracção argila (média=38%). As argilas desta região registam a cor em cru mais vermelha e pH mais ácido observados. O ritmo de sedimentação inferior, com esmectite e interestratificados e ligeiramente menos quartzoso, apresenta melhores propriedades cerâmicas. A composição mineralógica média das amostras da região de Santa Quitéria é próxima daquela da região de Tábua, mas menos caulinítica, em especial na sequência inferior, na qual o teor médio de caulinite na fracção argila (7%) é o mais baixo observado. Na região de Côja – Arganil, a actividade extractiva é significativa na bacia de Côja. Aqui, a exploração de novas áreas potenciais é condicionada pela cobertura conglomerática e por estruturas tectónicas e não tectónicas relacionadas com comportamento plástico. Na restante área desta região, os recursos argilosos são penalizados por material areno-conglomerático. As amostras desta região distinguem-se das restantes a nível textural pela maior fracção areia e mineralogicamente pela presença de clorite, teor reduzido de caulinite e elevado de feldspato. As potencialidades em barro vermelho na região de Sanguinheda não serão significativas, pois a Formação de Côja é predominantemente arcósica e a Formação de Campelo pouco espessa e conglomerática. As argilas com melhor aptidão cerâmica foram amostradas na região de Miranda do Corvo – Lousã. Na composição, estas amostras são as que contêm maior fracção de argila, maior teor de ilite e caulinite e menor de argilas expansivas. Registam os melhores valores nas características tecnológicas, nomeadamente a RMF e absorção de água. A consistência dos grupos amostrais e ritmos definidos em termos composicionais e tecnológicos é corroborada pelas técnicas de análise estatística multivariada aplicadas, que os identificam. As condições de amostragem na região de Tábua, permitiram a elaboração de uma coluna tipológica, na qual, a partir de uma caracterização expedita de amostras é possível identificar a sua afinidade com os ritmos argilosos definidos e, consequentemente, a sua situação na coluna sedimentar regional e aptidão cerâmica. A cartografia dos recursos argilosos potenciais, elaborada à escala 1:25.000, constitui um dos objectivos principais deste trabalho e nela constam unidades litológicas, nas quais são diferenciadas unidades argilosas tendo também em consideração a tipologia e guias mineralógicos resultantes da caracterização das amostras. As características composicionais destas unidades denotam diferente aptidão cerâmica e, portanto, permitem salientar as zonas com maior interesse económico.