Rheology of high solids surface size starches

Tämän diplomityön tarkoituksena oli tutkia pintaliimatärkkelysten reologista käyttäytymistä korkeissa kuiva-ainepitoisuuksissa. Tarve työn suorittamiselle syntyi kun tutkittiin pintaliimausta filminsiirtopuristimella tavallista korkeammissa kuiva-ainepitoisuuksissa, sileän sauvan ollessa applikointilaitteena. Koska applikointi sileällä sauvalla tapahtuu hydrodynaamisten periaatteiden mukaisesti, sen käyttö edellyttää pintaliimojen reologisten ominaisuuksien tarkkaa tuntemusta ja hallintaa.Kiinnostuksen kohteena olevat ominaisuudet olivat tärkkelysten kuiva-ainepitoisuuden (8 – 30 %) vaikutus viskositeettiin eri lämpötiloissa (20, 30, 40 ja 50 ºC), leikkausnopeus alueella 1 s-1 - 700 000 s-1. Myös tärkkelysten myötörajat määritettiin tutkimuksessa. Viskositeetti eri leikkausnopeusalueilla mitattiin seuraavilla laitteilla: Bohlin VOR (matalat leikkausnopeudet ja myötöraja) ja Hercules HiShear (keskitason leikkausnopeudet) reometrit sekä Eklund kapillaariviskometri (korkeat leikkausno-peudet). Analysoidut tärkkelykset olivat kaksi anionista matalaviskoottista peruna (tärkkelys A) ja ohra (tärkkelys C) tärkkelystä, sekä yksi kationinen korkeaviskoottinen peruna tärkkelys (tärkkelys B). Tutkittujen tärkkelysten Brookfield viskositeetit (100 rpm) olivat (10 % liuos, 60 °C:ssa) tärkkelys A ja C: 25 ± 5 mPas ja tärkkelys B: 100 ± 20 mPas.Tärkkelysliuosten kuiva-ainepitoisuuden noustessa muuttui virtauskäyttäytyminen Newtoniaalisesta leikkausohenevaksi. Leikkausoheneva käyttäytyminen oli voimakkainta tärkkelys B:n kohdalla. Viskositeetti – lämpötila riippuvuus korkeissa leikkausnopeuksissa (esim. 500 000 s-1) oli vähäisempää, mitä oli oletettavissa Brookfield viskositeettiarvojen perusteella. Kaikki tarkkelykset osoittautuivat tiksotrooppisiksi, myös tiksotrooppisuus lisääntyi kuiva-ainepitoisuuden kasvaessa. Tärkkelysten myötörajat osoittautuivat odottamattoman alhaisiksi, kuitenkin varsinkin tärkkelys B:n myötörajat olivat selvästi riippuvaisia lämpötilasta ja kuiva-ainepitoisuudesta. Tutkittujen tärkkelysten virtauskäyttäytyminen oli kirjallisuudessa esitetyn kaltaista. Tärkkelysmolekyylien ketjun pituus oli tärkein tärkkelyksen reologisia ominaisuuksia määrittävä tekijä; mitä matalampi on tärkkelyksen molekyylimassa, sitä matalammat ovat viskositeetti ja myötöraja. Pintaliimauksessa tärkkelysmolekyylien ketjunpituudella on suuri vaikutus ajettavuuteen ja lopputuotteen ominaisuuksiin. Haasteellista pintaliimatärkkelyksen valinnassa on sellaisen yhdistelmän löytäminen, jossa sopivan reologisen käyttäytymisen omaava tärkkelys ja pintaliimatulle paperille tai kartongille asetetut vaatimukset kohtaavat.

Evaluation of high-resolution surface wind products at global and regional scales

High resolution surface wind fields covering the global ocean, estimated from remotely sensed wind data and ECMWF wind analyses, have been available since 2005 with a spatial resolution of 0.25 degrees in longitude and latitude, and a temporal resolution of 6h. Their quality is investigated through various comparisons with surface wind vectors from 190 buoys moored in various oceanic basins, from research vessels and from QuikSCAT scatterometer data taken during 2005-2006. The NCEP/NCAR and NCDC blended wind products are also considered. The comparisons performed during January-December 2005 show that speeds and directions compare well to in-situ observations, including from moored buoys and ships, as well as to the remotely sensed data. The root-mean-squared differences of the wind speed and direction for the new blended wind data are lower than 2m/s and 30 degrees, respectively. These values are similar to those estimated in the comparisons of hourly buoy measurements and QuickSCAT near real time retrievals. At global scale, it is found that the new products compare well with the wind speed and wind vector components observed by QuikSCAT. No significant dependencies on the QuikSCAT wind speed or on the oceanic region considered are evident.Evaluation of high-resolution surface wind products at global and regional scales

High specific surface area LaFeCo perovskites-Synthesis by nanocasting and catalytic behavior in the reduction of NO with CO

LaFe(1-x)CO(x)O(3) perovskites were conventionally or nanocasting synthesized. The nanocasting involved the preparation of a micro-mesoporous carbon mould using a Silica Aerosil 200 and a carbon source. Then, perovskites were carbon cast at 800 degrees C. The solids were characterized by XRD, N(2) sorption, FTIR, TGA/DTG, SEM and TEM. N(2) sorption evidenced that the nanocast perovskites did not show significant intraparticle porosity in despite of their enhanced (30-50 m(2)/g) specific surface area (SSA). Nevertheless, TEM images, XRD and Rietveld refinement data showed that the solids are constituted at least by 97 wt% of perovskite phase and by agglomerates smaller than 100 nm constituted by crystallites of about 6 nm. TGA/DTG results demonstrated carbon oxidation during the perovskite formation, thus eliminating the template effect and facilitating the occurrence of sintering, which limited the SSA increase. The nanocast perovskites were more active in the reduction of NO than the uncast ones, behavior that was attributed to the increase in their SSA that allows the exposure of a higher number of accessible active sites. However, the perovskite composition and the presence of impurities can reduce the effect of the improvement of the textural properties. The nanocast perovskites also showed high thermal and catalytic stability, corroborating their potential as catalysts for the studied reaction. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

High pressure surface plasmon spectroscopy

Der Einfluß von Druck auf die Eigenschaften dünner dielektrischer Filme wurde mit Hilfe von Oberflächenplasmonen-Spektroskopie untersucht. Die Arbeit kann aus der Perspektive der Materialcharakterisierung und aus apparativer Sicht betrachtet werden, da z.B. eine neue Hochdruckzelle konstruiert wurde, die kombinierte Oberflächenplasmonen-Elektrochemie Messungen erlaubt. SiO2-Solgel Filme wurden optimiert und auf ihre Widerstandsfähigkeit in Bufferlösungen und ihre Oberflächeneigenschaften hin untersucht. Eine Anwendung lag in der Charakterisierung von thermoresponsiven Acrylsäureisopropylamid Hydrogelen, die einen Volumenphasenübergang aufwiesen, dessen Eigenschaften durch Druck und die Beschränktheit des Films auf die Oberfläche beeinflußt wurden.Die Charakterisierung von DNA Hybridisierungsreaktionen an Oberflächen wurde mit einer Fluoreszenz-erweiterten Hochdruckapparatur durchgeführt. Zunächst wurde die Stabilität der zugrundeliegenden Bindematrix sichergestellt. Bei DNA Einzelsträngen führten Temperatur und Druck zu jeweils verringertem bzw. erhöhtem Signal. Entropie und Änderungen der Lösungsmitteleigenschaften wurden für die Signaländerungen verantwortlich gemacht. Die Eigenschaften der Doppelhelix wurden im Langmuir-Bild beschrieben. Der Brechungsindex von Kohlendioxid wurde bis zu 200 MPa gemessen und mit vorhandenen Gleichungen verglichen. Weiterhin wurde das Schwellverhalten von PMMA in scCO2/MMA-Mischungen untersucht. Mit Druck und MMA-Konzentration nimmt das Polymer vermehrt Kohlendioxid auf. Dadurch schwillt es an und sein Brechungsindex nimmt ab. Berechnungen unter Annahme einer idealen Mixtur ergaben gute qualitative Übereinstimmung mit den Meßwerten.Abschließend wurde eine neue Elektrochemie-Hochdruckzelle vorgestellt, die an Kaliumhexacyanoferrat(III)-(II) getestet wurde. Die Elektropolymerisation von Thiophen optisch untersucht.

Application of 3D documentation and geometric reconstruction methods in traffic accident analysis: with high resolution surface scanning, radiological MSCT/MRI scanning and real data based animation

The examination of traffic accidents is daily routine in forensic medicine. An important question in the analysis of the victims of traffic accidents, for example in collisions between motor vehicles and pedestrians or cyclists, is the situation of the impact. Apart from forensic medical examinations (external examination and autopsy), three-dimensional technologies and methods are gaining importance in forensic investigations. Besides the post-mortem multi-slice computed tomography (MSCT) and magnetic resonance imaging (MRI) for the documentation and analysis of internal findings, highly precise 3D surface scanning is employed for the documentation of the external body findings and of injury-inflicting instruments. The correlation of injuries of the body to the injury-inflicting object and the accident mechanism are of great importance. The applied methods include documentation of the external and internal body and the involved vehicles and inflicting tools as well as the analysis of the acquired data. The body surface and the accident vehicles with their damages were digitized by 3D surface scanning. For the internal findings of the body, post-mortem MSCT and MRI were used. The analysis included the processing of the obtained data to 3D models, determination of the driving direction of the vehicle, correlation of injuries to the vehicle damages, geometric determination of the impact situation and evaluation of further findings of the accident. In the following article, the benefits of the 3D documentation and computer-assisted, drawn-to-scale 3D comparisons of the relevant injuries with the damages to the vehicle in the analysis of the course of accidents, especially with regard to the impact situation, are shown on two examined cases.