Upper hybrid resonance absorption and scattering from a plasma column

The electromagnetic scattering and absorption properties of small (kr~1/2) inhomogeneous magnetoplasma columns are calculated via the full set of Maxwell's equations with tensor dielectric constitutive relation. The cold plasma model with collisional damping is used to describe the column. The equations are solved numerically, subject to boundary conditions appropriate to an infinite parallel strip line and to an incident plane wave. The results are similar for several density profiles and exhibit semiquantitative agreement with measurements in waveguide. The absorption is spatially limited, especially for small collision frequency, to a narrow hybrid resonant layer and is essentially zero when there is no hybrid layer in the column. The reflection is also enhanced when the hybrid layer is present, but the value of the reflection coefficient is strongly modified by the presence of the glass tube. The nature of the solutions and an extensive discussion of the conditions under which the cold collisional model should yield valid results is presented.

Modifying Bulk Metallic Glasses: Composites and Configurational States

Bulk metallic glasses (BMGs) maybe be considered to share some of the same inherent trade-offs as engineering ceramics. While BMGs typically exhibit high yield strengths, and while some have surprising fracture toughness, they exhibiting little to no tensile ductility, and fail in a brittle manner under uniaxial loading. Speaking broadly, there are two complimentary approaches to improving on these shortcomings: 1) create bulk metallic glass matrix composites (BMGMCs) and 2) improve the properties of a monolithic BMG. The structure of this thesis mirrors this division, with chapters 2-7 focusing on creating and processing amorphous metal matrix composites, and chapter 8 focusing on modifying the properties of a monolithic BGM by altering its configurational state through irradiation.

Avaliação difratográfica da microestrutura de três resinas compostas submetidas à aplicação de um agente clareador a base de peróxido de hidrogênio

A odontologia moderna utiliza métodos e técnicas ultraconservadores no intuito de corrigir os diversos tipos de alterações cromáticas observadas clinicamente. Os meios empregados baseiam-se na utilização de substâncias químicas à base de peróxidos presentes em diversas concentrações. O presente estudo objetivou avaliar a microestrutura de três resinas compostas fotossensíveis submetidas à aplicação de um agente clareador a base de peróxido de hidrogênio a 35% (Whiteness HP Maxx - fabricante: FGM), ativado por uma fonte híbrida de energia luminosa (Aparelho de Laser-Led Whitening Lase, fabricante: DMC). Para isso, foram confeccionados 30 corpos de prova (CDP) 10 para cada grupo, no formato de discos, com 13 mm de diâmetro e 2,0 mm de espessura em uma matriz de teflon e aço inox, fotoativados por um aparelho de luz halógena convencional (Optilux 401 - Demetron/UR) por 40 segundos com densidade de potência média igual a 450 mW/cm2. Os grupos foram dispostos da seguinte forma: Grupo 1 - resina microparticulada (Durafill VS - fabricante: Heraeus Kulzer); Grupo 2 - resina micro-híbrida (Esthet-X - fabricante: Dentsply); e Grupo 3 resina nanoparticulada (Filtek Supreme XT fabricante: 3M ESPE). Todos os materiais restauradores utilizados eram da cor A2. Após serem submetidos à sequência de acabamento e polimento os CDP foram armazenados por sete dias em saliva artificial, limpos em ultra-som, envelhecidos artificialmente de acordo com a norma ASTM G 154. Os CDP dos três grupos foram aleatoriamente divididos em 2 subgrupos (ST sem tratamento e CT com tratamento) e finalmente submetidos aos experimentos. Os CDP dos subgrupos 1-ST, 2- ST e 3-ST foram triturados (SPEX SamplePrep 8000-series, marca: Mixer/Mills) seguido pela verificação dos materiais por meio de um espectrômetro (marca/modelo: Shimadzu EDX 720) para certificação da ausência de elementos pertencentes ao meio de moagem e por fim foram levados a um difrator de raios-X (marca / modelo: Philips -PW 3040 -X'Celerator- 40kV; 30mA; (λ): CuKα; 0,6; 0,2mm; 0,05 (2θ); 2s; 10-90 (2θ). Em seguida os CDP dos subgrupos 1-CT, 2- CT e 3-CT foram tratados com o peróxido de hidrogênio de acordo com o protocolo do fabricante para a fonte híbrida luminosa de energia selecionada, totalizando 9 aplicações de 10 minutos, onde eram respeitados os tempos de 3 minutos de ativação por 20 segundos de descanso, finalizando 10 minutos em cada aplicação. Mediante a este tratamento, os CDP dos subgrupos CT eram verificados e avaliados pelo mesmo método descrito anteriormente. Após interpretação gráfica, análise comparativa por meio do processamento digital das imagens no programa KS400 3.0 (Carl Zeiss Vision) e análise de concordância por cinco avaliadores calibrados utilizando um escore, pôde-se concluir que houve degradação estrutural e que as estruturas cristalinas das resinas estudadas foram afetadas de forma distinta quando tratadas pelo peróxido de hidrogênio; onde observou-se que: Grupo 1 > Grupo 3 > Grupo 2. Foi sugerido a realização de novos estudos, relacionados à interação do peróxido de hidrogênio às resinas compostas.

A hybrid-parallel framework for the nonlinear seismic analysis of very tall buildings

FRAME3D, a program for the nonlinear seismic analysis of steel structures, has previously been used to study the collapse mechanisms of steel buildings up to 20 stories tall. The present thesis is inspired by the need to conduct similar analysis for much taller structures. It improves FRAME3D in two primary ways.

First, FRAME3D is revised to address specific nonlinear situations involving large displacement/rotation increments, the backup-subdivide algorithm, element failure, and extremely narrow joint hysteresis. The revisions result in superior convergence capabilities when modeling earthquake-induced collapse. The material model of a steel fiber is also modified to allow for post-rupture compressive strength.

Second, a parallel FRAME3D (PFRAME3D) is developed. The serial code is optimized and then parallelized. A distributed-memory divide-and-conquer approach is used for both the global direct solver and element-state updates. The result is an implicit finite-element hybrid-parallel program that takes advantage of the narrow-band nature of very tall buildings and uses nearest-neighbor-only communication patterns.

Using three structures of varied sized, PFRAME3D is shown to compute reproducible results that agree with that of the optimized 1-core version (displacement time-history response root-mean-squared errors are ~〖10〗^(-5) m) with much less wall time (e.g., a dynamic time-history collapse simulation of a 60-story building is computed in 5.69 hrs with 128 cores—a speedup of 14.7 vs. the optimized 1-core version). The maximum speedups attained are shown to increase with building height (as the total number of cores used also increases), and the parallel framework can be expected to be suitable for buildings taller than the ones presented here.

PFRAME3D is used to analyze a hypothetical 60-story steel moment-frame tube building (fundamental period of 6.16 sec) designed according to the 1994 Uniform Building Code. Dynamic pushover and time-history analyses are conducted. Multi-story shear-band collapse mechanisms are observed around mid-height of the building. The use of closely-spaced columns and deep beams is found to contribute to the building's “somewhat brittle” behavior (ductility ratio ~2.0). Overall building strength is observed to be sensitive to whether a model is fracture-capable.

Desarrollo de composites de base de nanoparticulas de FeNi obtenidas por el metodo de explosion de hilo para alas aplicaciones de altas frecuencias

Actualmente ningún área científica es ajena a la revolución de la nanociencia; las nanopartículas atraen el interés de muchos investigadores desde el punto de vista de la ciencia fundamental y para sus aplicaciones tecnológicas. Las nanopartículas ofrecen la posibilidad de fabricar sensores que sean capaces de detectar desde un virus hasta concentraciones de substancias patógenas que no pueden ser detectadas por los métodos convencionales. Hoy en día existes 82 tratamientos contra el cáncer basadas en la utilización de nanopartículas y los materiales composite con nanopartículas se utilizan como medio de protección frente a la radiación del rango de microondas. En la rama de ciencias ambientales, las nanopartículas metálicas sirven como materiales anticontaminantes. En la primera etapa de este trabajo, se ha estudiado la estructura cristalina y las propiedades magnéticas de las nanopartículas de FeNi, obtenidas por el método EEW, compactadas en forma de toroide. Para el aprendizaje del difractometro utilizado para este trabajo y el método de difracción de Rayos-X, se ha asistido al curso “Caracterización de materiales mediante DRX-P” impartido por SGIker de la UPV/EHU. Con la técnica de Rayos-X se ha determinado que el toroide consiste en dos fases: el FeNi metálico y el NiFe2O4. Ambos se cristalizan en un sistema cúbico FCC. Se ha determinado un valor de 50 nm del tamaño de dominio coherente de difracción en la superficie del toroide y aproximadamente el doble en el interior. Se han empleado los microscopios electrónicos SEM y TEM para obtener imágenes de gran resolución de la muestra y analizar su contenido elemental. Se puede apreciar que el toroide, efectivamente, es el fruto de la compactación de nanopartículas de alrededor de 60 nm. Para la caracterización magnética se ha utilizado el “trazador de ciclos” y el magnetómetro de muestra vibrante. Consiguiendo un valor de saturación, en uno de los toroides, de 140 emu/g con la aplicación de un campo magnético de 0.15 kOe. Estos valores dependen de los tratamientos recibidos. En la segunda etapa, se han realizado distintas mezclas de polímetro y nanopartículas para obtener los composites en forma de lámina y analizar su capacidad de absorción frente a la radiación en el rango de microondas. Todas las medidas de absorción en función del campo magnético externo muestran una absorción pronunciada en el campo cero y un desplazamiento a la izquierda del pico de resonancia respecto a la posición esperada para partículas esféricas. Dicho desplazamiento se interpreta, aparte de otros mecanismos, como el resultado de la existencia de la estructura cristalina tipo “gemelos” en algunas nanopartículas. La absorción en campo cero y el ensanchamiento de la línea de resonancia ferromagnética de los composites tipo polímero/nanopartículas de FeNi forman una solida base de las posibles aplicaciones de estos materiales como absorbentes en el rango de microondas.