Processability And Magnetic Properties Of Rubber Ferrite Composites Containing Barium Ferrite

Rubber ferrite composites (RFC) are magnetic polymer composites and have a variety of applications as flexible magnets, pressure=photo sensors, and microwave absorbers. The mouldability into complex shapes is one of the advantages of these magnetic elastomers. They have the potential of replacing the conventional ceramic materials, due to theire flexible nature. In the present study, the incorporation of pre-characterized hexagonal ferrites, namely barium ferrite (BaFe12O19), into natural rubber matrix is carried out according to a suitable recipe for various loadings of the filler. The processability of these compounds was determined by evaluating the cure characteristics: scorch time, cure time, and minimum and maximum torque. It has been found that the addition of magnetic fillers does not affect the processability of the composites, whereas the physical properties are modified. The magnetic properties of these composites containing various loadings of the magnetic filler were also investigated. The magnetic properties of RFC can be controlled by the addition of appropriate amount of the ferrite filler.

Cure Kinetics and Sorption Characteristics of Neoprene-Based Rubber Ferrite Composites

Rubber ferrite composites were prepared by incorporating nickel ferrite in a neoprene rubber matrix. Kinetics of the cure reaction were determined from the rheometric torque values and found to follow first-order kinetics. Analysis of the swelling behavior of the rubber ferrite composites in toluene elucidates the mechanism of solvent penetration and sorption characteristics, and reveals the extent of the physical interaction of the ferrite particles with the neoprene rubber matrix. Mechanical properties of rubber ferrite composites were determined, which support the reinforcing nature of nickel ferrite to the neoprene rubber matrix. These results show that magnetic composites with the required processing safety can be prepared economically by incorporating higher amounts of nickel ferrite in the neoprene rubber matrix

Air-gap based vertical cavity micro-opto-electro-mechanical Fabry-Perot filters

Mikrooptische Filter sind heutzutage in vielen Bereichen in der Telekommunikation unersetzlich. Wichtige Einsatzgebiete sind aber auch spektroskopische Systeme in der Medizin-, Prozess- und Umwelttechnik. Diese Arbeit befasst sich mit der Technologieentwicklung und Herstellung von luftspaltbasierenden, vertikal auf einem Substrat angeordneten, oberflächenmikromechanisch hergestellten Fabry-Perot-Filtern. Es werden zwei verschiedene Filtervarianten, basierend auf zwei verschiedenen Materialsystemen, ausführlich untersucht. Zum einen handelt es sich dabei um die Weiterentwicklung von kontinuierlich mikromechanisch durchstimmbaren InP / Luftspaltfiltern; zum anderen werden neuartige, kostengünstige Siliziumnitrid / Luftspaltfilter wissenschaftlich behandelt. Der Inhalt der Arbeit ist so gegliedert, dass nach einer Einleitung mit Vergleichen zu Arbeiten und Ergebnissen anderer Forschergruppen weltweit, zunächst einige theoretische Grundlagen zur Berechnung der spektralen Reflektivität und Transmission von beliebigen optischen Schichtanordnungen aufgezeigt werden. Auß erdem wird ein kurzer theoretischer Ü berblick zu wichtigen Eigenschaften von Fabry-Perot-Filtern sowie der Möglichkeit einer mikromechanischen Durchstimmbarkeit gegeben. Daran anschließ end folgt ein Kapitel, welches sich den grundlegenden technologischen Aspekten der Herstellung von luftspaltbasierenden Filtern widmet. Es wird ein Zusammenhang zu wichtigen Referenzarbeiten hergestellt, auf denen diverse Weiterentwicklungen dieser Arbeit basieren. Die beiden folgenden Kapitel erläutern dann ausführlich das Design, die Herstellung und die Charakterisierung der beiden oben erwähnten Filtervarianten. Abgesehen von der vorangehenden Epitaxie von InP / GaInAs Schichten, ist die Herstellung der InP / Luftspaltfilter komplett im Institut durchgeführt worden. Die Herstellungsschritte sind ausführlich in der Arbeit erläutert, wobei ein Schwerpunktthema das trockenchemische Ä tzen von InP sowie GaInAs, welches als Opferschichtmaterial für die Herstellung der Luftspalte genutzt wurde, behandelt. Im Verlauf der wissenschaftlichen Arbeit konnten sehr wichtige technische Verbesserungen entwickelt und eingesetzt werden, welche zu einer effizienteren technologischen Herstellung der Filter führten und in der vorliegenden Niederschrift ausführlich dokumentiert sind. Die hergestellten, für einen Einsatz in der optischen Telekommunikation entworfenen, elektrostatisch aktuierbaren Filter sind aus zwei luftspaltbasierenden Braggspiegeln aufgebaut, welche wiederum jeweils 3 InP-Schichten von (je nach Design) 357nm bzw. 367nm Dicke aufweisen. Die Filter bestehen aus im definierten Abstand parallel übereinander angeordneten Membranen, die über Verbindungsbrücken unterschiedlicher Anzahl und Länge an Haltepfosten befestigt sind. Da die mit 357nm bzw. 367nm vergleichsweise sehr dünnen Schichten freitragende Konstrukte mit bis zu 140 nm Länge bilden, aber trotzdem Positionsgenauigkeiten im nm-Bereich einhalten müssen, handelt es sich hierbei um sehr anspruchsvolle mikromechanische Bauelemente. Um den Einfluss der zahlreichen geometrischen Strukturparameter studieren zu können, wurden verschiedene laterale Filterdesigns implementiert. Mit den realisierten Filter konnte ein enorm weiter spektraler Abstimmbereich erzielt werden. Je nach lateralem Design wurden internationale Bestwerte für durchstimmbare Fabry-Perot-Filter von mehr als 140nm erreicht. Die Abstimmung konnte dabei kontinuierlich mit einer angelegten Spannung von nur wenigen Volt durchgeführt werden. Im Vergleich zu früher berichteten Ergebnissen konnten damit sowohl die Wellenlängenabstimmung als auch die dafür benötigte Abstimmungsspannung signifikant verbessert werden. Durch den hohen Brechungsindexkontrast und die geringe Schichtdicke zeigen die Filter ein vorteilhaftes, extrem weites Stopband in der Größ enordnung um 550nm. Die gewählten, sehr kurzen Kavitätslängen ermöglichen einen freien Spektralbereich des Filters welcher ebenfalls in diesen Größ enordnungen liegt, so dass ein weiter spektraler Einsatzbereich ermöglicht wird. Während der Arbeit zeigte sich, dass Verspannungen in den freitragenden InPSchichten die Funktionsweise der mikrooptischen Filter stark beeinflussen bzw. behindern. Insbesondere eine Unterätzung der Haltepfosten und die daraus resultierende Verbiegung der Ecken an denen sich die Verbindungsbrücken befinden, führte zu enormen vertikalen Membranverschiebungen, welche die Filtereigenschaften verändern. Um optimale Ergebnisse zu erreichen, muss eine weitere Verbesserung der Epitaxie erfolgen. Jedoch konnten durch den zusätzlichen Einsatz einer speziellen Schutzmaske die Unterätzung der Haltepfosten und damit starke vertikale Verformungen reduziert werden. Die aus der Verspannung resultierenden Verformungen und die Reaktion einzelner freistehender InP Schichten auf eine angelegte Gleich- oder Wechselspannung wurde detailliert untersucht. Mittels Weisslichtinterferometrie wurden lateral identische Strukturen verglichen, die aus unterschiedlich dicken InP-Schichten (357nm bzw. 1065nm) bestehen. Einen weiteren Hauptteil der Arbeit stellen Siliziumnitrid / Luftspaltfilter dar, welche auf einem neuen, im Rahmen dieser Dissertation entwickelten, technologischen Ansatz basieren. Die Filter bestehen aus zwei Braggspiegeln, die jeweils aus fünf 590nm dicken, freistehenden Siliziumnitridschichten aufgebaut sind und einem Abstand von 390nm untereinander aufweisen. Die Filter wurden auf Glassubstraten hergestellt. Der Herstellungsprozess ist jedoch auch mit vielen anderen Materialien oder Prozessen kompatibel, so dass z.B. eine Integration mit anderen Bauelemente relativ leicht möglich ist. Die Prozesse dieser ebenfalls oberflächenmikromechanisch hergestellten Filter wurden konsequent auf niedrige Herstellungskosten optimiert. Als Opferschichtmaterial wurde hier amorph abgeschiedenes Silizium verwendet. Der Herstellungsprozess beinhaltet die Abscheidung verspannungsoptimierter Schichten (Silizium und Siliziumnitrid) mittels PECVD, die laterale Strukturierung per reaktiven Ionenätzen mit den Gasen SF6 / CHF3 / Ar sowie Fotolack als Maske, die nasschemische Unterätzung der Opferschichten mittels KOH und das Kritisch-Punkt-Trocken der Proben. Die Ergebnisse der optischen Charakterisierung der Filter zeigen eine hohe Ü bereinstimmung zwischen den experimentell ermittelten Daten und den korrespondierenden theoretischen Modellrechnungen. Weisslichtinterferometermessungen der freigeätzten Strukturen zeigen ebene Filterschichten und bestätigen die hohe vertikale Positioniergenauigkeit, die mit diesem technologischen Ansatz erreicht werden kann.

VUV-Laserablation von Spinnenseide

Spinnenseide gehört zu den stabilsten bekannten Polymerverbindungen. Spinnfäden können bis auf das Dreifache ihrer ursprünglichen Länge gedehnt werden, bevor sie reißen, und dabei mit rund 160 MJ/m³ mehr als dreimal soviel Energie absorbieren wie die stärkste synthetisch hergestellte Faser Kevlar (50 MJ/m³). Dabei weisen Spinnfäden mit 2 bis 5 Mikrometer nur ein Zehntel des Durchmessers eines menschlichen Haares auf. Das präzise, berührungslose Bearbeiten von Spinnenseide ist für verschiedene technische Anwendungen interessant, insbesondere wenn dabei ihre außergewöhnlichen Eigenschaften erhalten bleiben. Könnten die von Natur aus dünnen Seidenfäden gezielt in ihrem Durchmesser verringert werden, so wären sie unter anderem in der Mikroelektronik einzusetzen. Hier könnten sie als Trägermaterial für eine dünne, elektrisch leitfähige Schicht fungieren. Man erhielte Nanodrähte, die auch in mechanisch besonders belasteten Mikroelektronikbauteilen (MEMS) Verwendung finden könnten. In dieser Arbeit wird die Verwendung der laserinduzierten Ablation zur gezielten Bearbeitung von Haltefäden der Schwarzen Witwe (Latrodectus hesperus) beschrieben. Eingesetzt wurde ein VUV-Excimerlaser vom Typ LPF 205 (Lambda-Physik, Göttingen) mit einer Wellenlänge von 157 nm und einer Pulsdauer von 18 ns. Eine berührungslose Laserbearbeitung bei 157 nm erlaubt einen effizienten und präzisen Abtrag von Material durch Ablation aufgrund der geringen optischen Eindringtiefe von unter 100 nm oberhalb einer Schwellenfluenz (Energie/Fläche) von Φth=29 mJ/cm², ohne dabei das umgebende Material thermisch zu beeinträchtigen. Parallel zur Ablation setzt allerdings eine wellenförmige Oberflächenstrukturierung auf der Faseroberfläche ein, wodurch die mechanische Belastbarkeit der Faser entscheidend geschwächt wird. Die Ursache hierfür liegt im Abbau materialbedingter Spannungsfelder („stress release“) innerhalb einer durch das Laserlicht induzierten dünnen Schmelzschicht. Im Rahmen dieser Arbeit ist es nun gelungen, diese Strukturen durch einen anschließenden Glättungsprozeß zu entfernen. Dabei wird auf der bestrahlten Oberfläche mittels Laserlichts eine glatte Ablation erzielt. Mit feinerer Abstufung dieser Prozeßschritte konnte der Durchmesser des verwendeten Spinnenseidefadens zum Teil um 70 Prozent bis auf ca. 750 nm verringert werden. Durch Zugfestigkeitsexperimente wurde belegt, daß die mechanischen Eigenschaften der so bearbeiteten Spinnenseide weitgehend erhalten bleiben. Die im Rahmen dieser Arbeit angewandte Methode erlaubt somit eine präzise Laserablation von Spinnenseide und ähnlichen hochabsorbierenden Materialien, ohne deren Kernsubstanz in ihrer Beschaffenheit zu verändern.

The Tyne Digital Library - Part 1 Introduction

The Tyne Digital Library (TDL) provides access to scholarly materials (e.g. papers, book chapters, bibliographic reference lists), databases of hydrological and physical information, maps of key physiographic and environmental data, and electronic journal articles, for students undertaking GEOG3023 River Basin Management. In addition, the TDL utilises technological innovations that enhance services for accessing this information.

Collection of the Tyne Digital Library

The Tyne Digital Library (TDL) provides access to scholarly materials (e.g. papers, book chapters, bibliographic reference lists), databases of hydrological and physical information, maps of key physiographic and environmental data, and electronic journal articles, for students undertaking GEOG3023 River Basin Management. In addition, the TDL utilises technological innovations that enhance services for accessing this information.

Polymer-drug conjugates: current status and future trends

Polymer conjugates are nano-sized, multicomponent constructs already in the clinic as anticancer compounds, both as single agents or as elements of combinations. They have the potential to improve pharmacological therapy of a variety of solid tumors. Polymer-drug conjugation promotes passive tumor targeting by the enhanced permeability and retention (EPR) effect and allows for lysosomotropic drug delivery following endocytic capture. In the first part of this review, we analyze the promising results arising from clinical trials of polymer-bound chemotherapy. The experience gained on these studies provides the basis for the development of a more sophisticated second-generation of polymer conjugates. However, many challenges still lay ahead providing scope to develop and refine this field. The "technology platform'' of polymer therapeutics allows the development of both new and exciting polymeric materials, the incorporation of novel bioactive agents and combinations thereof to address recent advances in drug therapy. The rational design of polymer drug conjugates is expected to realize the true potential of these "nanomedicines".

Conformational analysis of oriented non-crystalline polymers using wide angle X-ray scattering

A procedure is presented for obtaining conformational parameters from oriented but non-crystalline polymers. This is achieved by comparison of the experimental wide angle X-ray scattering with that calculated from models but in such a way that foreknowledge of the orientation distribution function is not required. X-ray scattering intensity values for glassy isotactic poly(methylmethacrylate) are analysed by these techniques. The method could be usefully applied to other oriented molecular systems such as liquid crystalline materials.

Displacement of methane by coadsorbed carbon dioxide is facilitated in narrow carbon nanopores

By using simulation methods, we studied the adsorption of binary CO2-CH4 mixtures on various CH4 preadsorbed carbonaceous materials (e.g., triply periodic carbon minimal surfaces, slit-shaped carbon micropores, and Harris's virtual porous carbons) at 293 K. Regardless of the different micropore geometry, two-stage mechanism of CH4 displacement from carbon nanospaces by coadsorbed CO2 has been proposed. In the first stage, the coadsorbed CO2 molecules induced the enhancement of CH4 adsorbed amount. In the second stage, the stronger affinity of CO2 to flat/curved graphitic surfaces as well as CO2-CO2 interactions cause the displacement of CH4 molecules from carbonaceous materials. The operating conditions of CO2-induced cleaning of the adsorbed phase from CH4 mixture component strongly depend on the size of the carbon micropores, but, in general, the enhanced adsorption field in narrow carbon ultramicropores facilitates the nonreactive displacement of CH4 by coadsorbed CO2. This is because in narrow carbon ultramicropores the equilibrium CO2/CH4 selectivity (i.e., preferential adsorption toward CO2) increased significantly. The adsorption field in wider micropores (i.e., the overall surface energy) for both CO2 and CH4 is very similar, which decreases the preferential CO2 adsorption. This suppresses the displacement of CH4 by coadsorbed CO2 and assists further adsorption of CH4 from the bulk mixture (i.e., CO2/CH4 mixing in adsorbed phase).

Healable supramolecular polymers

This mini-review details the recent development of self-healing and mendable polymeric materials which take advantage of the reversible characteristics of non-covalent interactions during their physical recovery process. Supramolecular polymer systems which undergo spontaneous (autonomous) healing, as well as those which require external stimuli to initiate the healing process (healable/mendable), are introduced and discussed. Supramolecular polymers offer key advantages over alternative approaches, as these materials can typically withstand multiple healing cycles without substantial loss of performance, as a consequence of the highly directional and fully reversible non-covalent interactions present within the polymer matrix.

New insights into the compressibility and high-pressure stability of Ni(CN)2: a combined study of neutron diffraction, Raman spectroscopy, and inelastic neutron scattering

Nickel cyanide is a layered material showing markedly anisotropic behaviour. High-pressure neutron diffraction measurements show that at pressures up to 20.1 kbar, compressibility is much higher in the direction perpendicular to the layers, c, than in the plane of the strongly chemically bonded metal-cyanide sheets. Detailed examination of the behaviour of the tetragonal lattice parameters, a and c, as a function of pressure reveal regions in which large changes in slope occur, for example, in c(P) at 1 kbar. The experimental pressure dependence of the volume data is fitted to a bulk modulus, B0, of 1050 (20) kbar over the pressure range 0–1 kbar, and to 124 (2) kbar over the range 1–20.1 kbar. Raman spectroscopy measurements yield additional information on how the structure and bonding in the Ni(CN)2 layers change with pressure and show that a phase change occurs at about 1 kbar. The new high-pressure phase, (Phase PII), has ordered cyanide groups with sheets of D4h symmetry containing Ni(CN)4 and Ni(NC)4 groups. The Raman spectrum of phase PII closely resembles that of the related layered compound, Cu1/2Ni1/2(CN)2, which has previously been shown to contain ordered C≡N groups. The phase change, PI to PII, is also observed in inelastic neutron scattering studies which show significant changes occurring in the phonon spectra as the pressure is raised from 0.3 to 1.5 kbar. These changes reflect the large reduction in the interlayer spacing which occurs as Phase PI transforms to Phase PII and the consequent increase in difficulty for out-of-plane atomic motions. Unlike other cyanide materials e.g. Zn(CN)2 and Ag3Co(CN)6, which show an amorphization and/or a decomposition at much lower pressures (~100 kbar), Ni(CN)2 can be recovered after pressurising to 200 kbar, albeit in a more ordered form.

Solid-state NMR characterization of a series of copolymers containing fluorene, phenylene and thiophene units

Fluorene and thiophene units are commonly used in polymeric materials for electro-optical applications. Due to differences in reactivity, the final composition of polymers containing these components often differs from that used in their preparation. This contribution describes the synthesis of PPV type terpolymers built by fluorene, phenylene and thiophene units and their quantification by CPMAS NMR. The similarity of the three aromatic co-monomers makes it difficult to separate the analytical responses that would allow quantification of each copolymer unit in the chain. In this sense, we show that the combination of dipolar dephased CPMAS with radiofrequency ramp and proper spectral treatment allows a good estimation and quantification of the copolymer constitution. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Highly Stable, Edible Cellulose Films Incorporating Chitosan Nanoparticles

The need for biodegradable polymers for packaging has fostered the development of novel, biodegradable polymeric materials from natural sources, as an alternative to reduce amount of waste and environmental impacts. The present investigation involves the synthesis of chitosan nanoparticles-carboxymethylcellulose films, in view of their increasing areas of application in packaging industry. The entire process consists of 2-steps including chitosan nanoparticles preparation and their incorporation in carboxymethylcellulose films. Uniform and stable particles were obtained with 3 different chitosan concentrations. The morphology of chitosan nanoparticles was tested by transmission electron microscopy, revealing the nanoparticles size in the range of 80 to 110 nm. The developed film chitosan nanoparticles-carboxymethylcellulose films were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), thermogravimetric analysis, solubility tests, and mechanical analysis. Improvement of thermal and mechanical properties were observed in films containing nanoparticles, with the best results occurring upon addition of nanoparticles with 110 nm size in carboxymethylcellulose films. Practical Application Carboxymethylcellulose films containing chitosan nanoparticles synthesized and characterized in this article could be a potential material for food and beverage packaging applications products due to the increase mechanical properties and high stability. The potential application of the nanocomposites prepared would be in packaging industry to extend the shelf life of products.

Fluorescent probes with malononitrile side group in methyl methacrylate copolymers

Fluorescent probes derivated from auramine, 1-aminopyrene, and 9-aminoacridine containing a malononitrile group are copolymerized with methyl methacrylate. These new fluorescent polymeric materials are studied in solution of different solvents by steady-state and time-resolved emission techniques. Their spectroscopic properties and excited state dynamics are driven by charge transfer from the aromatic group to the electron withdrawing CN groups, and this factor is responsible for the non-exponential emission decay behavior. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Competitive Solar Heating Systems for Residential Buildings (REBUS)

Research on solar combisystems for the Nordic and Baltic countries have been carriedout. The aim was to develop competitive solar combisystems which are attractive tobuyers and to educate experts in the solar heating field.The participants of the projects were the universities: Technical University of Denmark,Dalarna University, University of Oslo, Riga Technical University and Lund Institute ofTechnology, as well as the companies: Metro Therm A/S (Denmark), Velux A/S(Denmark), Solentek AB (Sweden), SolarNor (Norway) and SIA Grandeg (Latvia).The project included education, research, development and demonstration. Theactivities started in 2003 and were finished by the end of 2006. A number of Ph.D.studies in Denmark, Sweden and Latvia, and a post-doc. study in Norway were carriedout. Close cooperation between the researchers and the industry partners ensured thatthe results of the projects can be utilized. The industry partners will soon be able tobring the developed systems into the market.In Denmark and Norway the research and development focused on solarheating/natural gas systems, and in Sweden and Latvia the focus was on solarheating/pellet systems. Additionally, Lund Institute of Technology and University ofOslo studied solar collectors of various types being integrated into the building.