Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modelling of Wear under the Conditions of High Sliding Speeds

Sorokatyi R., Korga S., Charlak M., Kozera R.

Tribologia

|

2018

|

nr 4

113--119

EN

The paper presents a probabilistic model of the wear process of machine elements under the conditions of high-speed friction using the thermo-kinetic theory of fracture. The definition of model parameters is based on the probabilistic-physical approach. The model is presented in a discrete form and adapted for using computer simulation methods that require spatio-temporal sampling of computational models. The analysis of calculation results shows that the dominant factor that affects the stress-strain state, and therefore the wear of the tribological system processes, is the rate of change of the friction coefficient from static to dynamic values. The rate of change in the friction coefficient was proposed as an effectiveness criterion of using methods for increasing the wear resistance of systems under the conditions of high-speed friction.

PL

W pracy omówiono probabilistyczny model procesu zużywania elementów maszyn w warunkach dużych prędkości tarcia z wykorzystaniem termokinetycznej teorii destrukcji. Określanie parametrów modelu opiera się na probabilistyczno-fizycznym podejściu. Model przedstawiono w dyskretnej formie i dostosowano do wykorzystania metod modelowania komputerowego, które potrzebują czasoprzestrzennej dyskretyzacji modeli obliczeniowych. Analiza wyników obliczeń wykazuje, że dominującym czynnikiem, który wpływa na stan naprężeń i odkształceń, a więc i na procesy zużywania badanego systemu tribologicznego, jest prędkość zmiany wartości współczynnika tarcia od wartości statycznej do wartości dynamicznej. Zaproponowano jako kryterium oceny skuteczności zastosowania metod zwiększenia odporności na ścieranie systemów pracujących w warunkach dużych prędkości tarcia, używać prędkość zmiany współczynnika tarcia.

2

Poly(urea-formaldehyde) microcapsules – synthesis and influence of stirring speed on capsules size

Bolimowski P. A., Kozera R., Boczkowska A.

Polimery

|

2018

|

T. 63, nr 5

339--346

EN

Microcapsules from commercially available epoxy resin (Epidian® 52) and an organic solvent (ethylphenylacetate, EPA), for application to self-healing epoxides, were prepared. Poly(urea-formaldehyde) microcapsules containing the active ingredients were prepared using in situ polymerization in an oil-in-water emulsion. The prepared capsules were characterized by scanning electron microscope (SEM) for their surface morphology and size distribution. Thermogravimetric analysis (TGA) has been carried out to determine their thermal stability and maximum processing temperature. Moreover, the influence of stirring speed on their size distribution was investigated in predefined conditions. It is demonstrated that microcapsules can be easily prepared using the literature methodology and that the urea-formaldehyde polymer is a good barrier for the enclosed epoxy resin–organic solvent. Performed experiments suggest that size of microcapsules can be controlled by the stirring speed of the emulsion and that the capsules are thermally stable up to 140 °C for 24 hours. Additional studies showed that microcapsules exhibit excellent interface with a commercial epoxy resin matrix cured at elevated temperatures what is desired in their further application.

PL

Otrzymano polimerowe mikrokapsułki zawierające mieszaninę żywicy epoksydowej (Epidian®52) i rozpuszczalnika organicznego (fenylooctan etylu, EPA) przeznaczone do zastosowań w samonaprawiających się materiałach epoksydowych. Kapsułki przygotowano z wykorzystaniem techniki polikondensacji mocznika i formaldehydu w emulsji oleju w wodzie. Metodą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) analizowano morfologię powierzchni wytworzonych kapsułek i określano rozrzut ich wymiarów. Stabilność kapsułek w podwyższonej temperaturze oraz maksymalną temperaturę przetwórstwa wyznaczano termograwimetrycznie (TGA). Badano też wpływ szybkości mieszania wyjściowej mieszaniny surowców na rozrzut wymiarów otrzymanych kapsułek. Stwierdzono, że stosowana żywica mocznikowo-formaldehydowa stanowi warstwę barierową (ścianę kapsułki) dla inkludowanych mieszanin epoksydów z rozpuszczalnikiem organicznym. Wykazano, że zastosowanie odpowiedniej prędkości mieszania składników podczas emulsyfikacji pozwala na zmniejszenie rozrzutu wymiarów kapsułek. Otrzymane kapsułki są termicznie stabilne do temperatury 140 °C w ciągu 24 h. Stwierdzono też, że warstwa powierzchniowa kapsułek jest silnie związana z żywicą epoksydową usieciowaną w podwyższonej temperaturze, co jest korzystne w ich dalszych zastosowaniach.

3

Effect of functionalized carbon nanotubes on properties of hot melt copolyamide

Latko-Durałek P., Dydek K., Kozera R., Boczkowska A.

Composites Theory and Practice

|

2017

|

R. 17, nr 4

226--231

EN

Hot melt copolyamide was mixed by the melt-blending process with 7 wt.% non-functionalized multi-walled carbon nanotubes and with amine modified multi-walled carbon nanotubes. The main goal of this work was to analyze the effect of functionalization of the properties of hot melt copolyamide. The rheological properties of the nanocomposites were examined by the dynamic oscillatory test using an oscillatory rheometer. Macrodispersion of both types of multi-walled carbon nanotubes within the copolyamide matrix was examined qualitatively by a light microscope and quantitatively using ImageJ Software. The thermal stability and characteristic temperatures such as the melting point and crystallization temperature were determined by thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry, respectively. It was found that the addition of 7 wt.% functionalized multi-walled carbon nanotubes increases the viscosity of copolyamide but to a lesser extent than in the case of non-functionalized multi-walled carbon nanotubes. Moreover, mixing copolyamide with amine functionalized multi-walled carbon nanotubes resulted in larger agglomerates which resulted in worse thermal stability than for non-modified multi-walled carbon nanotubes. Finally, the electrical conductivity measured by dielectric spectroscopy was lower in the case of nanocomposites with amine-functionalized multi-walled carbon nanotubes which indicates that the affinity to copolyamide was not improved by the amine groups.

PL

Opisano nanokompozyty wytworzone techniką wytłaczania z kopolimidu należącego do grupy klejów termotopliwych oraz wielościennych nanorurek węglowych. Zastosowano dwa typy nanorurek węglowych - niemodyfikowane oraz modyfikowane grupami aminowymi. Głównym celem wykonanej pracy była analiza wpływu zastosowania funkcjonalizowanych nanorurek węglowych na właściwości wybranego kopoliamidu, szczególnie na jego właściwości elektryczne i porównanie z nanorurkami niemodyfikowanymi. Badania właściwości reologicznych czystego kopoliamidu oraz obu typów nanokompozytów wykonano z użyciem reometru oscylacyjnego. Makrodyspersja obu typów wielościennych nanorurek węglowych w osnowie kopoliamidu została zbadana jakościowo za pomocą mikroskopu prześwietleniowego oraz ilościowo przy użyciu oprogramowania ImageJ. Stabilność termiczną oraz temperaturę topnienia i krystalizacji wyznaczono, odpowiednio, z analizy termograwimetrycznej i skaningowej kalorymetrii różnicowej. Stwierdzono, że dodatek funkcjonalizowanych wielościennych nanorurek węglowych zwiększa lepkość kopoliamidu, ale w mniejszym stopniu niż w przypadku niefunkcjonalizowanych wielościennych nanorurek węglowych. Nanokompozyty domieszkowane wielościennymi nanorurkami węglowymi modyfikowanymi grupami aminowymi posiadały aglomeraty o większych średnicach, co skutkowało gorszą stabilnością termiczną i niższą temperaturą topnienia niż w przypadku nanokompozytów z niefunkcjonalizowanymi nanorurkami węglowymi. Ponadto przewodnictwo elektryczne nanokompozytów z nanorurkami węglowymi funkcjonalizowanymi grupami aminowymi było niższe niż w przypadku nanokompozytów z nanorurkami bez grup funkcyjnych. Wskazuje to na fakt, że użycie funkcjonalizowanych nanorurek węglowych nie poprawia oddziaływań kopoliamid-nanorurki węglowe, a tym samym właściwości końcowych nanokompozytów.

4

Charpy impact tests of epoxy matrix filled with poly(urea-formaldehyde) microcapsules for self-healing appplications

Bolimowski P. A., Kozera R., Kozera P., Boczkowska A.

Composites Theory and Practice

|

2017

|

R. 17, nr 4

206--210

EN

Smart self-healing epoxides have attracted immense interest in the industry due to their capability to prevent crack propagation and increase material service life. Self-healing can be achieved via a number of approaches, where microcapsule-based systems are deemed to be the closest to market implementation. The work presented here demonstrates the effect of polymeric microcapsules made of poly(urea-formaldehyde) on the Charpy impact resistance of a standard epoxy matrix. Poly(urea-formaldehyde) microcapsules containing epoxy resin (EPIDIAN 52) and organic solvent (Ethyl phenylacetate) were prepared using in-situ polymerisation in an oil-in-water emulsion as described in the literature. The Charpy impact tests were performed on specimens made of neat epoxy resin (EPIDIAN 52) - amine hardener (Z1) as well as for the epoxy filled with microcapsules with 1, 2.5, 5, 10 and 25 wt.%. The test results have shown that the presence of brittle and spherical additives has a detrimental effect on the mechanical properties of the polymer, resulting in a maximum 80% reduction in impact strength for the samples with the highest content of microcapsules. In addition, the fracture surfaces of the impacted specimens were investigated using a Scanning Electron Microscope (SEM). Significant differences were observed between the reference samples and those containing microcapsules, particularly when the microcapsule weight fraction is high.

PL

Polimery epoksydowe zdolne do samonaprawiania cieszą się dużym zainteresowaniem przemysłu dzięki ich zdolnościom do hamowania propagacji pęknięć, przez co wydłużają żywotność materiału w trakcie jego eksploatacji. Zdolność polimeru do samonaprawiania może być osiągnięta w różny sposób. Spośród różnych systemów samonaprawiania wykorzystanie mikrokapsułek wydaje się być najbliższe możliwości ich praktycznego zastosowania w przemyśle. W niniejszej pracy zbadano wpływ polimerowych mikrokapsułek wykonanych z poli(moczniko-formaldehydu) na odporność udarową standardowej żywicy epoksydowej, mierzoną metodą Charpy’ego. Poli(mocznikowo-formaldehydowe) mikrokapsułki zawierające żywicę epoksydową (EPIDIAN 52) oraz rozpuszczalnik organiczny (etylofenylooctan) zostały wytworzone metodą polimeryzacji w wodnej emulsji znanej z literatury. Udarność metodą Charpy’ego została zbadana dla żywicy epoksydowej (EPIDIAN 52) utwardzanej aminowym utwardzaczem (Z1) bez i z zawartością 1, 2,5, 5, 10 i 25% wagowych mikrokapsułek. Wykonane badania wykazały, że obecność kruchych i sferycznych dodatków ma niekorzystny wpływ na właściwości mechaniczne polimeru, powodując maksymalnie 80% spadek udarności dla próbek o najwyższej zawartości mikrokapsułek. Ponadto kruche przełomy zostały poddane obserwacjom mikroskopowym za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Stwierdzono znaczące różnice pomiędzy próbkami referencyjnymi a modyfikowanymi mikrokapsułkami, w szczególności przy dużej zawartości mikrokapsułek.

5

Distance of the initial weights of tree parity machine drawn from different distributions

Dolecki M., Kozera R.

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2015

|

Vol. 9, nr 26

137–-142

EN

It is well-known that artificial neural networks have the ability to learn based on the provisions of new data. A special case of the so-called supervised learning is a mutual learning of two neural networks. This type of learning applied to a specific networks called Tree Parity Machines (abbreviated as TPM networks) leads to achieving consistent weight vectors in both of them. Such phenomenon is called a network synchronization and can be exploited while constructing cryptographic key exchange protocol. At the beginning of the learning process both networks have initialized weights values as random. The time needed to synchronize both networks depends on their initial weights values and the input vectors which are also randomly generated at each step of learning. In this paper the relationship between the distribution, from which the initial weights of the network are drawn, and their compatibility is discussed. In order to measure the initial compatibility of the weights, the modified Euclidean metric is invoked here. Such a tool permits to determine the compatibility of the network weights’ scaling in regard to the size of the network. The proper understanding of the latter permits in turn to compare TPM networks of various sizes. This paper contains the results of the simulation and their discussion in the context of the above mentioned issue.

6

Wpływ zawartości fosforu na zwilżalność podłoży z pokryciem Ni-P lutowiem SAC305

Kudyba A., Sobczak N., Siewiorek A., Turalska P., Klasik A., Bieliński J., Sałacińska A., Kozera R.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2014

|

T. 54, nr 4

51--62

PL

Celem badań było określenie wpływu składu chemicznego pokrycia Ni-P na kinetykę zwilżania ciekłego lutowia SAC305 w kontakcie z pokryciem Ni-P. Badania przeprowadzono w próżni w temperaturze 230°C w czasie 5 minut, stosując metodę kropli leżącej w połączeniu z osobnym nagrzewaniem badanej pary materiałów, pozwalającej na eksperymentalne wyznaczanie wartości kąta zwilżania θ. Do badań użyto stop lutowniczy SAC305 (3% wag. Ag, 0,5% wag. Cu, Sn – osnowa) oraz podłoża niklowe (Ni 99,8% wag.), na które naniesione zostało pokrycie Ni-xP o dwóch różnych zawartościach fosforu (x = 4,3% wag. lub 11,6% wag.). Po badaniach zwilżalności przeprowadzono analizę strukturalną powierzchni próbek metodą skaningowej mikroskopii elektronowej, koncentrując się na obserwacji granicy SAC305/podłoże. W celu określenia wpływu zawartości fosforu w pokryciu Ni-P na wytrzymałość wytworzonych połączeń SAC305/Ni-xP/Ni poprzeczne przekroje próbek poddano testom na ścinanie, stosując udoskonaloną metodę push-off shear test. Stwierdzono, że dla wybranego zakresu 4,3 ≤ P ≤ 11,6 wzrost zawartości fosforu w pokryciu poprawia zwilżalność badanych układów ciekłym lutowiem SAC305, lecz jest to efekt pozorny wynikający z penetracji lutowia w nieciągłości strukturalne powstające w warstwie Ni-11,6P na skutek przemian fazowych. Dla próbki SAC305/ Ni-11,6P/Ni wartość kąta zwilżania θ = 54° jest mniejsza w porównaniu do próbki SAC305/Ni-4,3P/Ni, dla której θ = 75°, przy tym wytrzymałość na ścinanie wytworzonych połączeń praktycznie nie ulega zmianie, wykazując dla próbki SAC305/Ni-11,6P/Ni τmax = 15,6 MPa w porównaniu τmax = 14,2 MPa dla próbki SAC305/Ni-4,3P/Ni.

EN

The aim of this study was to determine the effect of the chemical composition of Ni-P coating on the wettability kinetics of SAC305 liquid solder in contact with the Ni-P coating. The study was conducted in vacuum, at 230°C, for 5 minutes, using the sessile drop method in combination with a separate heating of the two test materials, allowing for experimental determination of the contact angle θ. The study used a SAC305 solder (Sn base, Ag 3 wt. %, Cu 0.5 wt. %) and a nickel substrate (Ni 99.8 wt. %) onto which Ni-xP coating of two different levels of phosphorous was applied (x = 4.3 wt. %, or 11.6 wt. %). After the tests of wettability were performed, structural analysis of the surface of the samples was performed by scanning electron microscopy, focusing on the observation of the border SAC305/substrate. In order to determine the effect of phosphorus in the Ni-P coating on the strength of the SAC305/Ni-xP/Ni joints formed, cross sections of samples were tested for shear strength using the improved method of the push-off shear test. It was found that, for the selected range of 4.3 ≤ P ≤ 11.6, increase in the phosphorus content in the coating improves the wettability of the liquid systems tested with the SAC305 solder, but it is an apparent effect resulting from the solder’s penetration of the structural discontinuities formed in the layer of Ni-11.6P, due to phase transitions. For the SAC305/ Ni-11.6P/Ni sample, value of the contact angle θ = 54° is smaller, as compared to the SAC305/Ni-4.3P/Ni sample, for which θ = 75°, the shear strength of the joints produced shows virtually no changes, for the SAC305/Ni-11.6P/Ni sample τmax = 15.6 MPa, as compared to τmax = 14.2 MPa for the SAC305/Ni-4.3P/Ni sample.

7

Electroless deposition of Ni-P/nano-SiO2 composite coatings on PET and carbon fiber substrates

Kurkowska M., Bieliński J., Sałacińska A., Kozera R., Boczkowska A.

Composites Theory and Practice

|

2014

|

R. 14, nr 1

54--59

EN

This paper presents the results of studies on the electroless deposition of Ni-P/nano-SiO2 composite layers on pre-treated polymeric bases (PET polyester Mylar A type) and on carbon fibers (24k fibers with 7 μm Tenax rovings). The Ni-P matrix was deposited from a bath consisting of NiSO4 0.1 M; NaH2PO2 0.2 M; glycine 0.21 M, with a pH = 7.5÷8.5 and thiourea added as a stabilizer, as well as cetyltrimethylammonium bromide as a surfactant. Silica powders (Sigma, grains 7 and 14 nm) were added in amounts of 10÷30 g/l, with ultrasonic homogenization of the suspension or by using a homogenizor. Under the applied experimental conditions, the deposition of composites with two types of silica on two types of substrate was carried out. The deposition was performed in the temperature range of 60÷70°C, during 5÷60 minutes, while the samples rotated at 1 rpm and the suspension was agitated with a stirrer. The composition of the deposited layers was determined by chemical methods and their surface morphology was investigated using SEM. Under the applied conditions, Ni-P/SiO2 layers of a thickness within 120÷710 nm, an aluminium oxide content up to 17.3 wt.%, and 2÷3 wt.% phosphorus were obtained.

PL

Przedstawiono wyniki badań nad bezprądowym osadzaniem warstw kompozytowych Ni-P/SiO2 na podłożach polimerowych typu Mylar (poliester PET) oraz na włóknach węglowych (wiązki 24k włókien o średnicy 7 µm Tenax). Osnowa Ni-P osadzana była z roztworu NiSO4 0,1 M; NaH2PO2 0,2 M; glicyna 0,21 M, o pH = 7,5÷8,5 z dodatkiem tiomocznika jako stabilizatora oraz bromku cetylotrimetyloamoniowego jako surfaktanta. Dodawano proszków krzemu (Sigma, ziarna 7 i 14 nm) w ilości 10÷30 g/l z ultradźwiękową homogenizacją zawiesiny oraz z zastosowaniem homogenizatora. W zastosowanych warunkach doświadczeń prowadzono osadzanie na dwóch rozmiarach ziaren o nanometrycznej wielkości ziaren na dwóch rodzajach podłoża. Osadzanie prowadzono w zakresie temperatur 60÷70°C, w czasie od 5 do 60 minut, podłoża obracały się z szybkością 1 obr/min, a zawiesina mieszana była mieszadłem magnetycznym. Określano chemicznie skład osadzanych warstw oraz morfologię ich powierzchni za pomocą SEM. W zastosowanych warunkach osadzone bezprądowo warstwy kompozytowe Ni-P/SiO2 o grubości 120÷710 nm zawierały do 17,3% mas tlenku krzemu oraz 2÷3% mas fosforu.

8

Self-learning scoring models – introduction of an on-line approach to risk assesment

Kozera R., Koziol P

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2014

|

Vol. 8, nr 22

42--50

EN

The problem considered in this article involves the construction of evaluation model, which could subsequently be used in the field of modeling and risk management. The research work is finalized by a construction of a new model on the basis of observations of the models used for risk management and knowledge of information theory, machine learning and artificial neural networks. The developed tools are trained online, using their ability for automatic deduction rules based on data, during model application for evaluation tasks. The model, consequently changes the data analysis stage, limits the scope of the necessary expertise in the area, where the assessment model can be used and, to some extent, the shape of the model becomes independent from the current range of available data. These features increase its ability to generalize and to cope with the data of previously undefined classes, as well as improve its resistance to gaps occurring in the data. Performance of the model presented in this paper is tested and verified on the basis of real-life data, which would resemble a potentially real practical application. Preliminary tests performed within the scope of this work indicate that the developed model can form a starting point for further research as some of the used mechanisms have a fairly high efficiency and flexibility.

9

Przygotowanie nanorurek węglowych przed bezprądowym pokrywaniem Ni-P

Zawadowska M., Bieliński J., Kozera R., Boczkowska A., Awietjan S.

Ochrona przed Korozją

|

2013

|

nr 11

490--493

PL

Wykonano badania nad przygotowaniem nanorurek węglowych do bezprądowej metalizacji powłoką Ni-P. Prace prowadzono na nanorurkach węglowych Nanocyl® CN3100. Wykonano wstępne oczyszczanie powierzchni mieszaniną kwasów azotowego i siarkowego. Zaglomerowane nanorurki rozbijano poprzez stosowanie płuczki ultradźwiękowej lub dezintegratora ultradźwiękowego. Następnie aktywowano je katalitycznie w roztworze Sn(II) i Pd(II). Prowadzono modyfikację stężenia roztworu do aktywacji. W kąpieli stosowano stabilizator w celu zapobieżenia samorozkładowi oraz związek powierzchniowo-czynny uniemożliwiający ponowne zaglomeryzowanie nanonapełniacza.

EN

Preparation of carbon nanotube surfaces to electroless deposition of Ni-P coatings was studied. The investigations were carried out using Nanocyl® CN3100 carbon nanotubes. First, CNTs were purified with mixture of nitric and sulfuric acids. Agglomerated nanotubes were broken by using an ultrasonic cleaner or disintegrator. Then, their surface was activated in catalytic solution Sn(II) and Pd(II). Concentration of solution for activation was modified. Stabilizer was applied to prevent self-decomposition of the solution and surfactant was used to make re-agglomeration impossible.

10

The evaluation of the TPM synchronization on the basis of their outputs

Dolecki M., Kozera R., Lenik K.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2013

|

Vol. 57, nr 2

91--98

EN

Purpose: Tree Parity Machines are specific artificial neural networks used to construct relatively secure key exchange protocol [12,15,24]. The level of networks’ compatibility is measured by weight vectors mutual overlap. However, to calculate such mutual overlap, one needs to be familiar with both weights’ vectors, which is impossible in practical key exchange. This paper discusses other schemes to evaluate compatibility of weights’ vectors. The first one uses Euclidean distance of both weights’ vectors. The second one is based on frequencies of common TPM’s outputs and as such does not rely on the weights’ vectors. Both approaches to handle secure key exchange protocol facilitate more extended analysis of many technical processes in which a vital role plays an incorporation of a non-standard high-quality method securing any sensitive data. Design/methodology/approach: Computer simulations of TPM synchronization are conducted using authors’ program and the obtained results are statistically analyzed herein. Findings: We found experimentally that mutual overlap of the weights’ vectors is highly correlated with Euclidean distance. Additionally, frequencies of common outputs in given numbers of learning cycles stay in high correlation with this mutual overlap and Euclidean distance. The latter can subsequently be used to draw pertinent conclusions about TPM’s weights compatibility. Practical implications: Proposed methods, especially frequencies analysis, can be applied to key exchange protocol to improve its security. Determining the vectors compatibility level before synchronization completion allows qualifying this synchronization to one of the possible time classes. Originality/value: New ideas presented in this work involve application of Euclidean distance and common output frequencies to calculate the networks compatibility given by weights mutual overlap.

11

Non-Woven Veils Manufactured from Polyamides Doped with Carbon Nanotubes

Latko P., Kozera R., Salinier A., Boczkowska A.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2013

|

Vol. 21, no. 6 (102)

45--49

EN

Polymer - based nanocomposite materials with carbon nanotubes (CNT) are novel materials which can hold the potential for airplane applications. One of the fabrication methods appropriate also for large scale is melt-mixing using masterbatch with a high content of CNT and fibre extrusion. Using this, nanocomposite fibres were obtained from polyamide 11 (PA11) with 2, 4 and 6 wt.% of multi-walled carbon nanotubes (MWCT), respectively. The addition of a compatibiliser, trade name MB50-011, was also studied. Fibres obtained were further cut and pressed into non-woven veils. The paper deals with the description of the process from pellets to veils, as well as fibres characterisation. The distribution of MWCT along the fibre length was studied using HRSEM. Also DSC analysis and electrical tests were performed.

PL

Nanokompozyty na bazie polimerów termoplastycznych z dodatkiem nanorurek węglowych (CNT) są nowoczesnymi materiałami, które posiadają potencjał do zastosowania ich w przemyśle lotniczym jako materiałów zwiększających przewodność elektryczną i odporność na udar laminatów. Jedną z metod ich produkcji, odpowiedniej również na skalę przemysłową, jest mieszanie w stanie stopionym granulatu w postaci koncentratu o wysokiej zawartości nanorurek (Masterbatch) z czystym polimerem z wykorzystaniem wytłaczarki dla uzyskania żądanej zawartości CNT we włóknach. Włókna nanokompozytowe zostały otrzymane z poliamidu 11 (PA11) z 2, 4 i 6 %wag. wielościennych nanorurek węglowych. Zbadano również wpływ kompatybilizatora o nazwie handlowej MB50-011 na zdolność do wytłaczania włókien. Włókna zostały następnie sprasowane w postać włókniny o małej masie powierzchniowej. Artykuł prezentuje opis metody produkcji włóknin z nanorurkami węglowymi. Ponadto zbadano rozmieszczenie nanorurek wzdłuż długości włókna, wykonano analizę termiczną DSC i badania przewodności elektrycznej nanokompozytowych włókien.

12

Electroless deposition of Ni-P/NANO-TiO2 composite coatings on PET and carbon fibres substrates

Sałacińska A., Zawadowska M., Bieliński J., Kozera R., Boczkowska A., Kurzydłowski K. J.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 2

86--91

EN

This paper presents the results of studies on the electroless deposition of Ni-P/nano-TiO2 composite coatings on pretreated polymeric substrates (PET polyester Mylar A type) and on carbon fibres (24k fibres with 7 μm Tenax rovings). The Ni-P layer was deposited from a solution consisting of NiSO4 0.1 M; NaH2PO2 0,2 M; glycine 0.21 M, with a pH = 7.5÷8.5 and thiourea added as a stabilizer, as well as cetyltrimethylammonium bromide as a surfactant. Titanium(IV) oxide (Aldrich, grains 25 nm) in powder form was added, amounting to 10÷30 g/l, with ultrasonic homogenization of the suspension. Under the experimental conditions applied, partial sedimentation of the powder occurred. Deposition was performed at the temperature of 70°C, during 5÷15 minutes for the carbon fibers and 60 minutes for PET. The substrates were rotated at 1 rpm and the suspension was agitated with a stirrer. The composition of the deposited layers was determined by chemical methods and their surface morphology was investigated using SEM. Under the applied conditions, Ni-P/TiO2 layers of a thickness with in 0.3÷1 μm, titanium oxide content up to 17% by weight, and 2÷3% phosphorus by weight, were obtained.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad bezprądowym osadzaniem warstw kompozytowych Ni-P/ TiO2 na podłożach polimerowych typu Mylar (poliester PET) oraz na włóknach węglowych (wiązki 24k włókien 7 µm Tenax). Osnowa Ni-P osadzana była z roztworu NiSO4 0,1 M; NaH2PO2 0,2 M; glicyna 0,21 M, o pH = 7,5÷8,5 z dodatkiem tiomocznika jako stabilizatora oraz bromku cetylotrimetyloamoniowego jako surfaktanta. Dodawano proszku tlenku tytanu (IV) (Aldrich,ziarna 25 nm) w ilości 10÷30 g/l, z ultradźwiękową homogenizacją zawiesiny. Stwierdzono częściową sedymentację tlenku. Osadzanie prowadzono w temperaturze 70°C, w czasie od 5 do 15 min dla podłoża węglowego i 60 min dla PET. Podłoża obracały się z szybkością 1 obr/min, a zawiesina mieszana była mieszadłem magnetycznym. Określano chemicznie skład osadzanych warstw oraz morfologię ich powierzchni za pomocą SEM. W zastosowanych warunkach osadzone bezprądowo na włóknach węglowych warstwy kompozytowe Ni-P/TiO2 o grubości 0,3÷1 µm zawierały do 17% mas. tlenku tytanu oraz 2÷3% mas. fosforu.

13

FEM and Flow Simulation Module for selecting parameters in rotors flow systems

Lenik K., Korga S., Kozera R., Szalapko J.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2013

|

Vol. 59, nr 2

69--75

EN

Purpose: The aim of this research is to determine the construction parameters and the working parameters of the rotors modeled with the aid of the computer simulations. This research is conducted in the context of its application in different systems for sewage rectification. Design/methodology/approach: Modeling and process analysis of the fluid flow under the working rotor conditions simulated with the SolidWorks 2010 - Flow Simulation Module. Findings: The results presented here refer to the testing conducted for the systems of fluid flow under the real and virtual conditions. Research limitations/implications: The studying of the fluid flow process under working rotor conditions permitted to obtain credible results for the applied FEM scheme. Practical implications: FEM can be used as an effective tool for examination of the fluid flow phenomena for different working conditions of the flow systems. The latter holds provided pertinent tools for FEM analysis are invoked. Originality/value: Application of FEM for studying fluid flow processes on the example with rotors.

14

Reduced data for curve modeling – applications in graphics, computer vision and physics

Janik M., Kozera R., Kozioł P.

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2013

|

Vol. 7, nr 18

28--35

EN

In this paper we consider the problem of modeling curves in R n via interpolation with out apriori specified interpolation knots. We discuss two approaches to estimate missing knots{ti}mi=0 for non-parametric data(i.e.collection of points {qi}mi=0, where qiRn). The first approach (uniforme valuation) is based on blind guess in which knots {ˆti}mi=0 are chosen uniformly. The second approach (cumulative chord parameterization), incorporates the geometry of the distribution of data points.More precisely the difference ˆti+1−ˆti is equal to the Euclidean distance between data points qi+1 and qi. The second method partially compensates for the loss of the information carried by the reduced data. We also present the application of the above schemes for fitting non-parametric data in computer graphics (light-source motion rendering),in computer vision (image segmentation)and in physics (high velocity particles trajectory modeling).Though experiments are conducted for points in R2 and R3 the entire method is equally applicable in Rn.

15

Distribution of the tree parity machine synchronization time

Dolecki M., Kozera R.

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2013

|

Vol. 7, nr 18

20--27

EN

Neural networks’ synchronization by mutual learning discovered and described by Kanter et al. [12] can be used to construct relatively secure cryptographic key exchange protocol in the open channel. This phenomenon based on simple mathematical operations, can be performed fast on a computer. The latter makes it competitive to the currently used cryptographic algorithms. An additional advantage is the easiness in system scaling by adjusting neutral network’s topology, what results in satisfactory level of security [24] despite different attack attempts [12, 15]. With the aid of previous experiments, it turns out that the above synchronization procedure is a stochastic process. Though the time needed to achieve compatible weights vectors in both partner networks depends on their topology, the histograms generated herein render similar distribution patterns. In this paper the simulations and the analysis of synchronizations’ time are performed to test whether these histograms comply with histograms of a particular well-known statistical distribution. As verified in this work, indeed they coincide with Poisson distribution. The corresponding parameters of the empirically established Poisson distribution are also estimated in this work. Evidently the calculation of such parameters permits to assess the probability of achieving both networks’ synchronization in a given time only upon resorting to the generated distribution tables. Thus, there is no necessity of redoing again time-consuming computer simulations.

16

Application of the minirhizotron technique to studying the roots of fruit plants

Głuszek S, Sas Paszt L, Sumorok B., Derkowska E, Kozera R.

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2013

|

Vol. 7, nr 18

45--53

EN

Minirhizotron, a non-destructive technique is based on the application of transparent tubes, located in plant’s root zone. This method has been known since the beginning of 20th century and is used for plant root’s observations, especially in forest trees (Scots pine, Norway spruce, silver fir, birch), steppe grasses, vegetables and cereals. Minirhizotron technique is also applicable to pomological plants observations, mostly apples, but many others orchard species were observed with this method last years. The study of root growth dynamics in fruit plants using the non-destructive, minirhizotron method is conducted in the Pomological Orchard in Skierniewice. The objects of the observations are the roots of: apple trees cultivar. ‘Gold Milenium’, blackcurrant bushes cultivar ‘Tiben’ and sweet cherry cultivar ‘Vanda’. The observations were carried out monthly over a period of from March to November.

17

Bezprądowa metalizacja włókien węglowych w roztworach o różnej temperaturze

Sałacińska A., Kozera R., Boczkowska A., Bieliński J.

Ochrona przed Korozją

|

2012

|

nr 11

534-535

PL

W pracy zostały przedstawione badania nad obniżeniem temperatury roztworu dla procesu bezprądowej metalizacji wiązek włókien węglowych warstwami Ni-P, co pozwoliłoby na zastosowanie tych warunków w metalizacji tkanin typu 2D i 3D. Bezprądowe osadzanie prowadzono z roztworów o pH 8,5, zawierających glicynę, siarczan niklu i fosforan(I) sodu. Obniżano temperaturę procesu do 50oC zyskując w zastosowanych warunkach (czas metalizacji 15 min) mniejsze szybkości osadzania warstw Ni-P, korzystne w przypadku metalizacji tkanin. Mimo znacznego obniżenia szybkości osadzania otrzymano warstwy ciągłe o dobrej adhezji do podłoża i równomiernej grubości.

EN

In this paper the studies on lowering of solutions temperature for carbon fibers electroless metallization process with Ni-P layers was presented, which allows applying these conditions in metallization of 2D and 3D fabrics. The process was carried out with solution of pH 8,5 containing: glycine, sodium hypophosphite and nickel sulfate. The temperature of metallization was decreased to 50oC which gave under applied conditions (metallization time 15 min) increasing in metallization rate, suitable in the case of fabrics metallization. Despite of significant reduction of metallization rate continuous layers was obtained with good adhesion to the substrates and uniform thickness.

18

Electroless deposition of Ni-P/nano-Al2O3 composite coatings on PET and carbon fibres substrates

Sałacińska A., Bieliński J., Zawadowska M., Kozera R., Boczkowska A., Kurzydłowski K. J.

Composites Theory and Practice

|

2012

|

R. 12, nr 2

86-92

EN

This paper presents the results of studies on the electroless deposition of Ni-P/nano-Al2O3 composite coatings on pretreated polymeric bases (PET polyester Mylar A type) and on carbon fibres (24k fibres with 7 &m Tenax rovings). The Ni-P matrix was deposited from a solution consisting of NiSO4 0.1 M; NaH2PO2 0.2 M; glycine 0.21 M, with a pH = 7.5 8.5 and thiourea added as a stabilizer, as well as cetyltrimethylammonium bromide as a surfactant. Aluminium oxide C (DNC - Degussa, grains 13 nm) or A16 (Alcoa, grains 400 nm) were powders amounting to 10 30 g/l, with ultrasonic homogenization of the suspension. Under the experimental conditions applied, partial sedimentation of the A16 powder occurred, thus a furtherstudy on carbon fibres metallization was performed with the use of the DNC nanopowder. Deposition was performed in the temperature range 60 70oC, during 5 60 minutes, while the bases rotated at 1 rpm and the suspension was agitated with a stirrer. The composition of the deposited layers was determined by chemical methods and their surface morphology was investigated using SEM. A procedure for the preparation of the PET substrates for the tests was set out to obtain good adhesion of the Ni-P layers. Under the applied conditions, Ni-P/Al2O3 layers of a thickness within 130 720 nm, aluminium oxide content up to 25% by weight, and 2 4% phosphorus by weight were obtained.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad bezprądowym osadzaniem warstw kompozytowych Ni-P/Al.2O3 na podłożach polimerowych typu Mylar (poliester PET) oraz na włóknach węglowych (wiązki 24k włókien 7 žm Tenax). Osnowa Ni-P osadzana była z roztworu NiSO4 0,1 M; NaH2PO2 0,2 M; glicyna 0,21 M, o pH = 7,5÷8,5 z dodatkiem tiomocznika jako stabilizatora oraz bromku cetylotrimetyloamoniowego jako surfaktanta. Dodawano proszków tlenku glinu Aluminiumoxide C (DNC - Degussa, ziarna 13 nm) lub A16 (Alcoa, ziarna 400 nm) w ilości 10÷30 g/l, z ultradźwiękową homogenizacją zawiesiny. W zastosowanych warunkach doświadczeń stwierdzono częściową sedymentację proszku A16, stąd dalsze badania nad metalizacją włókien węglowych prowadzono z nanoproszkiem DNC. Osadzanie prowadzono w zakresie temperatur 60÷70oC, w czasie od 5 do 60 minut, podłoża obracały się z szybkością 1 obr/min, a zawiesina mieszana była mieszadłem magnetycznym. Określano chemicznie skład osadzanych warstw oraz morfologię ich powierzchni za pomocą SEM. W próbach z podłożami PET ustalono procedurę przygotowania tego materiału dla uzyskania dobrej adhezji warstw Ni-P. W zastosowanych warunkach osadzone bezprądowo warstwy kompozytowe Ni-P/Al2O3 o grubości 130÷720 nm zawierały do 25% mas tlenku glinu oraz 2÷4%mas fosforu.

19

Catalyctic activation of carbon Fibres in electroless process of fabrication of metallized carbon fabrics

Bieliński J., Sałacińska A., Kozera R., Bielińska A., Boczkowska A.

Kompozyty

|

2011

|

R. 11, nr 2

174-179

EN

The influence of metallization process parameters such as bath composition and deposition rate on the thickness and morphology of coatings were investigated. The role of bath composition (Ni-salt, reducer, complexing-buffering additive, stabilizer, surfactants), pH value, temperature and deposition time were studied. The requirements for C-fiber/Ni-P/Al alloy composite fabrication are limited to the P-content to 2÷3 wt.% and coating thickness to less than 1 μm. The metallization process, after proper carbon fiber pretreatment, was performed in baths containing: NiSO4, NaH2PO2, glycine, stabilizers and wetting agents. The pH value was shifted to the range of 4.5÷8.5, temperature 60÷80oC and deposition time from 5 to 60 min. As a substrate for the metallization process, roving and fabrics manufactured by Tenax (3-24k filaments in bundle with 7 μm diameter), as well as mullite test samples were used. The results of the experiments, limited to changes of pH in the bath, indicated that the ratio of NiSO4/NaH2PO2 concentration is the main factor determining the P-content and Ni-P deposition time. It is the best factor for fixing the coating thickness. The increase of the Ni-P coating thickness rate also depends on the quantity of carbon fibers in the roving.

PL

Przedstawiono badania nad bezprądową metalizacją włókien węglowych poprzez osadzanie na ich powierzchni warstw Ni-P. Celem pracy było szczegółowe określenie roli parametrów decydujących o morfologii i grubości powłok Ni-P, takich jak: składu roztworu (stężenia soli niklu i reduktora, związku buforującego, stabilizatora, zwilżacza) i jego pH oraz temperatury, a także czasu osadzania i ilości oraz rodzaju metalizowanych włókien. Ze względu na wymagania procesu infiltracji pometalizowanych tkanin węglowych przez stopy aluminium korzystne jest ograniczenie do minimum 2-3% mas. zawartości fosforu w powłokach Ni-P oraz grubość tych powłok poniżej 1 μm. Proces metalizacji, po odpowiednim przygotowaniu włókien, prowadzono z roztworów zawierających NiSO4 - 0,1/0,2 M; NaH2PO2 - 0,1/0,2 M; glicynę - 0,2/0,42 M oraz stabilizatory - NaNO2, NaAsO2, NH4SCN, Na2MoO4, SC(NH2)2 (stężenia 0,01÷1 mM) i środki powierzchniowo czynne (sole amin czwartorzędowych o stężeniu 0,5÷1 mM). Wartość pH zmieniano od 4,5 do 8,5, a temperaturę od 60 do 80oC przy czasach osadzania od 5 do 60 minut. Podłożem były zarówno związki włókien węglowych firmy Tenax, zawierające od 3k do 24k włókien o średnicy 7 μm, jak również tkaniny z tych wiązek oraz kształtki mulitowe (jako podłoża testowe). Stwierdzono, że w warunkach ograniczonych zmian pH podstawowym parametrem kształtowania składu warstw Ni-P jest stosunek stężeń NiSO4/NaH2PO2 w roztworze, a grubość powłok najlepiej jest ustalać poprzez zmiany czasu metalizacji. Szybkość przyrostu grubości powłoki Ni-P zależy też istotnie o rodzaju wiązek.

20

Rola parametrów bezprądowej metalizacji w procesie wytwarzania pre-kompozytu Ni-P/włókna węglowe

Bieliński J., Broda A., Kozera R., Bielińska A., Boczkowska A., Kurzydłowski K. J.

Kompozyty

|

2010

|

R. 10, nr 3

206-212

PL

Przedstawiono badania nad bezprądową metalizacją włókien węglowych poprzez osadzanie na ich powierzchni warstw Ni-P. Celem prac było szczegółowe określenie roli parametrów decydujących o składzie stopów Ni-P oraz o ich grubości, a mianowicie: składu roztworu (stężenia soli niklu i reduktora, związku buforującego, stabilizatora, zwilżacza) i jego pH oraz temperatury, a także czasu osadzania i ilości oraz rodzaju metalizowanych włókien. Ze względu na wymagania dalszego procesu infiltracji prekompozytu Ni-P/C przez stopy aluminium ograniczono do minimum (2-3% mas.) zawartość fosforu w Ni-P oraz grubość tych powłok (poniżej 1 μm). Proces metalizacji, po odpowiednim przygotowaniu włókien, prowadzono z roztworów zawierających NiSO4 - 0,1/0,2 M; NaH2PO2 - 0,1/0,2 M; glicynę - 0,2/0,42 M oraz stabilizatory - NaNO2, NaAsO2, NH4SCN, Na2MoO4, SC(NH2)2 (stężenia 0,01-1 mM) i zwilżacze (sole amin czwartorzędowych o stężeniu 0,5-1 mM). Wartość pH zmieniano od 4,5 do 8,5, a temperaturę od 60 do 80°C przy czasach osadzania od 5 do 60 minut. Podłożem były wiązki włókien węglowych firmy Tenax, zawierające od 3k do 24k włókien o średnicy 7μm, a także tkaniny z tych wiązek oraz kształtki mulitowe (jako podłoża testowe). Stwierdzono, że w warunkach ograniczonych zmian pH podstawowym parametrem kształtowania składu warstw Ni-P jest stosunek stężeń NiSO4/NaH2PO2 w roztworze, a grubość powłok najlepiej ustalać poprzez zmiany czasu metalizacji. Szybkość przyrostu grubości powłoki Ni-P zależy też istotnie od rodzaju wiązek.

EN

The investigation of the electroless metallization of carbon fiber is presented here in aim to establish the significance of main process parameters steering the Ni-P alloy composition and deposition rate (thickness of coating). The role of bath composition (Ni-salt, reducer, complexing-buffering additive, stabilizer, wetting agent), pH value, temperature and deposition time, as well as kind of carbon fiber, were the object of investigation. The requirements for Ni-P/C-fiber/aluminum composite fabrication limited the P-content to 2-3% and coating thickness to less then 1 μm. The metallization process, after proper carbon fiber pretreatment, was performed in baths containing: NiSO4, NaH2PO2, glycine, stabilizers and wetting agents. The pH was changed in range 4.5-8.5, temperature 60-80°C and deposition time from 5 to 60 min. As substrate for metallization the roving and fabric of Tenax produced carbon fibers (3-24k filaments with 7 μm diameter), as well as mullite test samples was used. The results of experiments, at limited changes of pH in bath, indicated that the ratio of NiSO4/NaH2PO2 concentration is the main factor determining the P-content and the Ni-P deposition time is the best factor for fixing the coating thickness. The increase rate of Ni-P coating thickness depend also on the kind of carbon fiber roving.