Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of randomly distributed particles and matrix interfaces of epoxy-based multilayered composites

Alam Shahinoor, Chowdhury Mohammad Asaduzzaman

Composites Theory and Practice

|

2021

|

R. 21, nr 3

70--86

EN

In this study, the surface morphology of composites, the effect of the particle geometry like the size and shape of the filler materials, their dispersion efficiency and interfaces are analyzed by morphological characterization. According to the tensile tests, it was found that the composites fabricated with CuO exhibit increasing trends of tensile strength in all the experiments compared to that of the composites with TiO2, which is verified by the degree of composite crystallinity determined by the strong interfacial interaction as well as the size, shape and compactness of the filler particles as observed by SEM micrograph analysis using Mountains software. Evaluation of this analysis shows similar amplitude variations in all the PSD curves of the composites and indicate a fatigue-like behavior. The stable isotropic properties in the composite samples with CuO result in a better surface finish, which was also well defined in the analysis of its surface texture and density function. Due to all these positive correlations, a significant rising trend in tensile strength (55.50, 105.53 and 20.40%) was found in every composite modified with CuO in comparison to TiO2. The highest tensile strength of the fabricated composite incorporating the CuO functional filler was found to be 105.530%. Such composites with TiO2 and CuO having a tensile strength of 117.9 and 141.95 N/mm2 respectively, may be used for the interior design of aircraft, watercraft, offices, residences, car and sports accessories and others.

2

Direct Determination Of γ′ / γ′+γ / γ Phase Boundaries in Ni-Al-Cr System Based on Enthalpy of Formation Results Obtained by Calorimetric Solution Method

Maciąg T., Rzyman K., Węcki B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3A

1657--1662

EN

he work is a continuation of the research carried out on a high-temperature calorimeter solution type on alloys from Ni-Al-Cr system. Thanks to the construction innovation introduced by authors the device allows the determination of the formation enthalpy of alloys at ambient and elevated temperatures. Experiments described in this article were carried out at three temperatures: 873K, 996K and 1150K on the alloys of the chemical compositions from the Ni75Al25 ÷ Ni87Cr13 section of the Ni-Al-Cr system. On the basis of changes in the enthalpy of formation with increasing chromium content of the alloys, points corresponding to places of phase boundaries γ′ / γ′+γ / γ in Ni-Al-Cr system were determined. A similar relationship was observed in previous studies of alloys from Ni75Al25÷Ni75Cr25 section. For precise determination of these characteristic points a statistical model was applied.

PL

Praca jest kontynuacją badań prowadzonych na skonstruowanym przez autorów wysokotemperaturowym kalorymetrze typu rozpuszczania. Urządzenie pozwala na określanie entalpii tworzenia stopów w podwyższonej temperaturze. Opisywane badania przeprowadzono w trzech temperaturach: 873K, 996K i 1150K na stopach o składach chemicznych znajdujących się na linii Ni75Al25÷Ni87Cr13 układu Ni-Al-Cr. Na podstawie zmian wartości entalpii tworzenia wraz ze wzrostem zawartości chromu w stopach stwierdzono istnienie punktów odpowiadających miejscom występowania granic międzyfazowych γ′ / γ′+γ / γ w układzie Ni-Al-Cr. Podobną zależność zaobserwowano w poprzednich badaniach dotyczących obszaru Ni75Al25÷Ni75Cr25. Aby precyzyjnie wyznaczyć te charakterystyczne punkty opracowano i zastosowano model statystyczny.

3

Odporność korozyjna nośnika masy elektroaktywnej akumulatora kwasowo ołowiowego : trudny kompromis?

Jankowska E., Baraniak M., Majchrzycki W.

Ochrona przed Korozją

|

2014

|

nr 11

427--433

PL

Przedstawiono problem odporności korozyjnej akumulatorów kwasowo ołowiowych. Omówione zostały przyczyny występowania zjawiska korozji nośników materiału aktywnego oraz jej wpływ na właściwości eksploatacyjne akumulatora kwasowo ołowiowego. Pokazano przykłady uszkodzeń elektrod dodatnich powstałe w wyniku tego procesu. Przedstawiono również drugi aspekt odporności korozyjnej kratki ołowiowej związany z procesem tworzenia się warstw tlenkowych niezbędnych do uzyskania trwałych połączeń adhezyjnych z masą aktywną zachodzących w trakcie procesu produkcji akumulatora kwasowo ołowiowych. Warstwy te są elementem niezbędnym dla otrzymania elektrod posiadających wysokie parametry elektryczne. Ponadto przedstawiono badania zależności właściwości korozyjnych nośników mas aktywnych i trwałości cyklicznej ogniw wykonanych na bazie tych nośników. Brak korelacji pomiędzy powyższymi badaniami utrudnia interpretację wyników badań korozyjnych w odniesieniu do właściwości i trwałości elektrycznej akumulatora. Pokazuje, że nie należy spodziewać się prostego przełożenia parametrów korozyjnych kratki na przewidywanie trwałości płyty.

EN

The problem of the corrosion resistance of lead acid batteries is presented. The causes of grid corrosion and its impact on the performance characteristics of lead acid batteries are described. Along with the description, the examples of damage to the positive electrode caused by this process are shown. Moreover, a second aspect of the corrosion resistance of lead grids is presented. This aspect is related to the formation of oxide layers that are necessary for obtaining adhesive connections with the active mass during the manufacturing process of lead acid batteries. These layers are crucial to produce electrodes of high electrical performance. In addition, the research on the interdependency between the corrosive properties of grids and the cycle life of cells containing this type of grids was presented. On the one hand, the lack of correlation between the aforementioned studies inhibits the interpretation of the results of corrosion tests in terms of properties and electrical stability of the battery. On the other hand, it shows that a simple interpretation of the corrosion parameters of grids for predicting the stability of the plate should not be expected.

4

Wybrane aspekty określania szybkości wymiany masy między fazami w ciekach wodnych. Część I, Analiza wpływu okresowej zmiany stężenia na transport masy przez granicę faz

Bielski A.

Czasopismo Techniczne. Środowisko

|

2006

|

R. 103, z. 2-Ś

3-32

PL

Konstruowanie coraz bardziej złożonych modeli propagacji różnych rodzajów substancji w środowisku wodnym, z uwzględnieniem szybkości ich przemian i szybkości oddziaływań z innymi komponentami środowiska, umożliwia coraz doskonalszy opis procesów rzeczywistych jakim podlegają, dokładniejsze określanie ilości tych substancji w określonym miejscu i czasie. Wszystkie modele wymagają znajomości wartości liczbowych pewnych parametrów. Im bardziej rozbudowany model, tym tych parametrów jest więcej. Określenie wartości liczbowych parametrów zwykle nie jest łatwe. Najczęściej konieczne jest w tym celu przeprowadzenie odpowiednich badań terenowych i testów laboratoryjnych. Niektóre badania i testy umożliwiają wyznaczenie jednego parametru. W odniesieniu do innych parametrów konieczne jest jednoczesne wyznaczenie kilku wartości liczbowych. Przykładem złożonego modelu propagacji pewnej substancji w rzece jest model transportu masy odnoszący się do nieustalonych w czasie przepływów i stężeń.Model taki składałby się z równań: bilansu objętości (równanie ciągłości), bilansu pędu, bilansu masy dla fazy ciekłej, to znaczy wody cieku, bilansu masy dla fazy stałej, czyli materiału dna cieku. Uwzględnienie w modelach transportu masy szybkości procesów chemicznych, biochemicznych, fizycznych wymaga sformułowania odpowiednich równań kinetycznych. Należy jednak pamiętać, że zbyt daleko idące uproszczenia mogą pogarszać jakość wyników obliczeń. Szczególnie trudne, do jakościowo dobrego opisu, są procesy wymiany masy między fazami (np.: powietrze atmosferyczne-woda, woda-warstwa osadów dna rzeki, woda-glony itp.). Modelem najczęściej stosowanym do opisu procesów transportu masy przez granicę faz jest model Whitmana [12, 15, 20]. Wyniki obliczeń uzyskane za pomocą tego modelu mogą niekiedy dość znacznie różnić się od wyników otrzymanych za pomocą modeli dyfuzyjnych. Podjęta została zatem próba poprawienia modelu Whitmana.Uwzględnienie w równaniach transportu masy efektów adsorpcyjno-absorpcyjnych wymaga w niektórych sytuacjach modyfikacji sposobu zapisu jego składników. W pracy podano wiele wyprowadzeń równań umożliwiających uwzględnienie efektów adsorpcyjno-absorpcyjnych, którym podlegają transportowane przez wodę substancje w warunkach naturalnych. Niniejszy artykuł poświęcony jest problematyce szybkości procesów adsorpcyjno-absorpcyjnych w stanach nieustalonych. Przeanalizowano szczegółowo dynamikę procesu transportu masy z fazy ciekłej (woda rzeki) do fazy stałej (warstwa materiału dna rzeki). Wyprowadzono wiele równań opisujących szybkość absorpcji z reakcją chemiczną dla okresowych zmian stężeń analizowanej substancji. Równania takie mogą być wykorzystane przy modelowaniu transportu masy określonej substancji w wodzie rzeki bez konieczności obliczania stopnia absorpcji w materiale dna rzeki.Taki sposób postępowania znacznie upraszcza modele propagacji badanej substancji w przypadku okresowych zmian stężeń. Z teoretycznej analizy transmitancji dla fazy stałej wynika, że zmiany stężenia wewnątrz faz stałych o różnych grubościach zbliżają się do siebie, jeżeli: rośnie grubość warstwy fazy stałej, zmniejsza się okres fali stężenia, wzrasta wartość stałej szybkości procesu zaniku substancji wewnątrz fazy stałej. Na granicy faz, po stronie fazy stałej, funkcja gradientu stężenia jest przyspieszona, w sensie przesunięcia w czasie, względem funkcji stężenia przy założeniu, że zachodzi proces zaniku substancji lub nie zachodzi żaden proces. Przesunięcie w czasie zmienia się w zakresie < 0, 1/8 > okresu funkcji stężenia. Wartość gradientu stężenia, na granicy faz, po stronie fazy stałej, może być obliczona na podstawie zmian stężenia i pochodnej stężenia względem czasu na granicy faz.W przypadku procesów chemicznych lub biochemicznych fale stężeń wewnątrz fazy stałej mogą wykazywać duże opóźnienia w stosunku do fal stężeń na granicy faz oraz mogą być dość silnie tłumione. Wzrost wartości stałej szybkości procesu powoduje silniejsze tłumienie fali stężenia wewnątrz fazy stałej. Małe wartości współczynnika dyfuzji molekularnej w wodzie (rzędu 1,7E - 9 m[2]/s) powodują, że stężenie, w niewielkiej odległości od granicy faz (0,01 m), po stronie fazy stałej, wykazuje już małe oscylacje. Oznacza to istnienie stanów praktycznie ustalonych dla stężenia w odległościach rzędu 0,01 m (i większych) od granicy faz. Analiza dynamiki procesu absorpcji z reakcją chemiczną umożliwiła wyprowadzenie równania opisującego wielkość strumienia wnikającej substancji do wnętrza fazy stałej. Równanie takie może być zastosowane do wyznaczenia błędu generowanego przez model warstewkowy Whitmana dla procesu wnikania masy.Zmiana wartości stężenia w fazie ciekłej powoduje,że badana substancja ulegać będzie absorpcji w fazie stałej lub desorpcji. Jeżeli jednak amplituda fali stężenia na granicy faz jest dostatecznie mała w porównaniu ze stężeniem średnim oraz zachodzi proces powodujący zanik substancji w fazie stałej, to desorpcja może w ogóle nie wystąpić. Przeanalizowano, z kinetycznego punktu widzenia, rzędowość ogólnego procesu absorpcji z reakcją chemiczną w stanach ustalonych. Zauważono, że w przypadku cieków naturalnych, pominięcie efektów dyspersyjnych przy wyznaczaniu rozkładu stężenia wzdłuż rzeki, w stanach ustalonych, nie musi prowadzić do istotnych błędów. Stosowanie modeli adwekcyjnych w wielu przypadkach stanów ustalonych może być wystarczająco dokładne.

EN

Elaboration of increasingly complex models of the propagation of various kinds of substances in water environment while taking into consideration the rate of their changes and the rate of their interaction with the other components of the environment enables a more accurate description of the real processes to which these substances are subjected and more accurate determination of the amount of these substances at a definite place and time. All these models require the knowledge of the numerical values of certain parameters. A more developed model has an appropriately greater number of parameters. Determination of the numerical values of the parameters is usually not easy. Most often it is necessary to carry out appropriate field investigations and laboratory tests. Some investigations and tests allow to determine one parameter. With respect to other parameters there must be determined simultaneously several numerical values.An example of a complex model of the propagation of a certain substance in a river is the model of mass transport referring to unsteady flows and concentrations. Such a model would comprise the equations of the balance of volume (equation of continuity), the balance of momentum, the mass balance for liquid phase, i.e. the water course, the mass balance for solid phase, i.e. the material of the bottom of the water course. Consideration of the rate of chemical, biochemical and physical processes in models of mass transport makes it necessary to formulate appropriate kinetic equations. However, it must be realised that too grate simplification may deteriorate the quality of results of calculations. The processes of the exchange of mass between the phases (e.g.: atmospheric air-water, water-layer of sediments on the river bottom, water-algae, etc.) are especially difficult as regards their accurate qualitative description.A model most often used for the description of the processes of mass transport through the phase boundary is the model of Whitman [12, 15, 20]. Results of calculations obtained using this model may occasionally considerably differ from the results obtained using the diffusion models. Thus an attempt has been made to correct the model proposed by Whitman. Consideration of the adsorption-absorption effects in the equations of mass transport requires, in some situations, a modification of the method of recording its components. In the paper there will be given several derivations of equations enabling to take into considerations the adsorption-absorption effects, to which the substances transported by water in natural conditions are exposed. The present paper deals with the problem of the rate of the adsorption-absorption processes in unsteady states.The dynamics of the processes of mass transport from the liquid phase (river water) to the solid phase (layer of material in the river bottom) has been analysed. There have been derived several equations describing the rate of absorption with a chemical reaction for periodical changes of the concentration of the analysed substance. Such equations can be used for modelling the mass transport of some definite substance in the river water without the necessary to calculate the degree of absorption in material of the river bottom. Such a procedure considerably simplifies the models of propagation of examined substance in the case of periodical of the concentration.From a theoretical analysis of the transmittance of a solid phase it follows, that the concentration changes inside the solid phase of various thickness are close to each other if the thickness of the layer of solid phase increases, the periodic of the concentration wave is decreasing, the value of the rate constant of the processes of the substance decay inside the solid phase increases. At the phase boundary, on the side of solid phase, the function of the concentration gradient is accelerated, i.e. it is shifted in time, with respect to the concentration function at the assumption, that there takes place the process of the substance decay or no process takes place.The shift in time changes in the range < 0, 1/8 > of the period of the concentration function. The value of the concentration gradient, at the phase boundary, on the side of solid phase, can be calculated on the basis of the concentration changes and the concentration derivative with respect to time at the phase boundary. In the case of chemical or biochemical processes the concentration waves inside the solid phase may show great delay in relation to the concentration waves at the phase boundary and may be greatly attenuated. The increase in the value of the rate constant the process causes greater attenuation of the concentration wave inside the solid phase. Small values of the coefficient of molecular diffusion in water (of the order 1,7E - 9 m[2]/s) cause that concentration at a small distance from the phase boundary (0,01 m), on the side of the solid phase, shows small oscillations.This indicates the existence of practically steady states for concentrations at distance of the order of 0,01 m (or greater) from the phase boundary. Analysis of the dynamics of the absorption process with the chemical reaction enabled to derive an equation describing the value of the stream of the substance penetrating to the inside of the solid phase. Such equations may be used to determine the error generated by the film model of Whitman for the process of mass penetration. A change in the value of concentration in the liquid phase causes that the examined substance may undergo absorption in the solid phase or desorption. However, if the amplitude of the concentration wave at the phase boundary is sufficiently small in comparison with the mean concentration and if there occurs a process inducing the decay of the substance in the solid phase, desorption may not appear at all.There has been analysed, from the point of view of kinetic, the order of the general absorption process with chemical reaction in steady states. It has been found, that in case of a natural watercourses, neglecting of the dispersion effects when determining the course of concentration along the river, in steady states, need not result in any essential errors. Application of the advection models in many cases of steady states may be sufficiently accurate.

5

Wybrane aspekty określania szybkości wymiany masy między fazami w ciekach wodnych. Część II, Analiza wpływu nieokresowej zmiany stężenia na transport masy przez granicę faz

Bielski A.

Czasopismo Techniczne. Środowisko

|

2006

|

R. 103, z. 2-Ś

33-50

PL

W artykule zajęto się analizą modelu szybkości absorpcji substancji rozpuszczonych w fazie ciekłej (w wodzie rzeki) przez fazę stałą (warstwę materiału dna rzeki) w przypadku nieustabilizowanych w czasie zmian stężenia. Podjęto próbę ustalenia związku między gradientem stężenia na granicy faz a stężeniem na granicy faz. Zauważono, że podczas cyklicznych zmian stężenia na granicy faz, opisanych pojedynczą funkcją harmoniczną, punkty na wykresie, wyznaczone na podstawie wartości stężenia oraz gradientu stężenia dla tej samej chwili, tworzą krzywą zamkniętą - elipsę. Sporządzenie wykresu gradientu stężenia w funkcji stężenia opóźnionego wykazuje, że elipsa punktów ulega spłaszczeniu lub przechodzi w odcinek. Do zbadania przebiegu nieokresowego procesu absorpcji zastosowano wyniki analizy procesu wnikania do fazy stałej w przypadku zmian stężenia określonej substancji opisanych za pomocą funkcji w postaci prostokątnych impulsów.Odstępy w czasie między kolejnymi impulsami stężeń, w pobliżu granicy faz, ustalono na tyle długie, aby mogły zaistnieć stany równowagi procesu absorpcji z reakcją chemiczną. W przypadku, gdy zmiany stężenia w czasie opisane są za pomocą kilku harmonicznych (przybliżenie impulsu prostokątnego), efekt spłaszczenia krzywej zamkniętej również występuje, chociaż nie jest tak idealny, jak w przypadku pojedynczej harmonicznej. Efekt spłaszczenia krzywej zastosowano w konstrukcji modelu opisującego związek między gradientem stężenia i stężeniem. Gradient stężenia na granicy faz, w warunkach dynamicznych, może być aproksymowany za pomocą kombinacji liniowej stężenia na granicy faz oraz stężenia opóźnionego na granicy faz, pochodnej stężenia na granicy faz względem czasu. W niektórych sytuacjach postać modelu może zostać uproszczona przez pominięcie składnika zawierającego wartości stężenia opóźnionego.Zaproponowany model może być również stosowany do opisu związku między gradientem i stężeniem w sytuacji, gdy procesowi absorpcji i desorpcji towarzyszy reakcja chemiczna.

EN

The paper contains the analysis of a model of the absorption rate of substances dissolved in the liquid phase (in river water) by a solid phase (a layer of material of the river bottom) in case of unstable changes of concentration. An attempt has been made to determine the relation between the concentration gradient at the phase boundary and concentration at the phase boundary. It has been found that during cyclic concentration changes at the phase boundary, described by one harmonic function, the points on the graph, determined on the basic of the concentration values and the concentration gradient for the same moment of time, form a closed curve - ellipse. Preparation of a graph of the concentration gradient as a function of concentration delayed shows that the ellipse of points is flattened or it becomes a line segment.To examine the course of an aperiodic absorption process there have been used the results of an analysis of the process of penetration to the solid phase, in the case of concentration changes, of a definite substance, described by means of a function in the form of rectangular pulses. The intervals in time between the successive concentration pulses, near the phase boundary, were established long enough for the equilibrium states of absorption process with a chemical reaction to occur. In the case when the concentration changes in time are described by means of a few harmonics (approximation of a rectangular pulse), the effect of flattening of the closed curve, although it is not as perfect as in the case of a one harmonic. The effect of the flattening of curve was used to construct a model describing the relation between the concentration gradient and concentration.The concentration gradient at the phase boundary, in dynamic conditions, can be approximated by means of a linear combination of concentration at the phase boundary, delayed concentration at the phase boundary, concentration derivative at the phase boundary with respect to time. In certain situations the form of the model can be made simpler by omitting the component containing the values of concentration delayed. The proposed model can be also used to describe relation between the gradient and the concentration in a situation when the process of absorption and desorption is accompanied by a chemical reaction.

6

Wybrane aspekty określania szybkości wymiany masy między fazami w ciekach wodnych. Część III, Modyfikacja modelu Whitmana dla stężenia zmiennego w czasie

Bielski A.

Czasopismo Techniczne. Środowisko

|

2006

|

R. 103, z. 2-Ś

51-76

PL

W artykule przeanalizowano równania opisujące szybkość procesów adsorpcji i absorpcji oparte na modelu Whitmana. W przypadku stanów nieustalonych, strumień masy substancji wnikającej do warstwy materiału dna rzeki, obliczony za pomocą tych równań różni się od strumienia masy obliczonego za pomocą równania dyfuzji masy. W celu zmniejszenia różnicy między strumieniem wyznaczonym z modelu Whitmana a strumieniem rzeczywistym wprowadzono poprawkę do równania gradientu stężenia wynikającego z modelu Whitmana. Poprawka ta może być wyrażona w postaci iloczynu pewnego parametru i pochodnej stężenia na granicy faz, po stronie fazy stałej, względem czasu. Parametr ten jest odpowiednikiem współczynnika [alfa][2] (równanie (33c) cz. I). W związku z tym zależeć on będzie od okresu fali stężenia, stałej szybkości procesów chemicznych oraz współczynnika dyfuzji.Poprawione równanie dla gradientu stężenia zastosowano do wyprowadzenia innego równania opisującego ogólną szybkość procesów: absorpcji, adsorpcji przy liniowej równowadze międzyfazowej oraz reakcji chemicznych zachodzących w fazie ciekłej i stałej według mechanizmu jednocząsteczkowego pierwszego rzędu w stanach nieustalonych w odniesieniu do fazy ciekłej. Znajomość ogólnej szybkości procesów wcześniej wymienionych umożliwia budowę adwekcyjno-dyspersyjnego modelu transportu masy w rzece uwzględniającego przebieg tych procesów. Model taki zawiera składnik w postaci poprawki odnoszącej się do pochodnej stężenia względem czasu. Opisany model może być również zastosowany do symulacji transportu zanieczyszczeń podlegających procesom adsorpcji lub absorpcji, w warstwie materiału dna rzeki, przebiegającym z prędkością skończoną i nieskończenie wielką poprzez stany równowagowe.W związku z tym współczynnik a2, występujący w modelu składającym się z równań: (42), (43), (44), jest jednocześnie poprawką zwiększającą dokładność modelu Whitmana oraz parametrem charakteryzującym procesy adsorpcyjno-absorpcyjne przebiegające poprzez stany równowagowe.

EN

Equations describing the rate of the adsorption and absorption processes based on Whitman.s model have been analysed. In the case of unstable states, the stream of substance mass, penetrating to the layer of the material of the river bottom, calculated by means of these equations, differs from the stream of mass calculated by means of the equation of mass diffusion. In order to reduce the difference between the stream determined by Whitman.s model and the real stream, a correction has been introduced in the equation for the concentration gradient, resulting from Whitman.s model. This correction can be expressed in the form of the product of a certain parameter and the concentration derivative on the phase boundary, on the side of the solid phase, with respect to time. This parameter is the equivalent of the coefficient [alfa][2] (eq. (33c), part I). Accordingly, it will depend on the period of concentration wave, the rate constant of the chemical processes, the diffusion coefficient.The corrected equation for the concentration gradient has been used to derive another equation, describing the general rate of the absorption and adsorption processes at linear interphase equilibrium and the chemical reactions occurring in the liquid and solid phase according to the monomolecular mechanism of the first order in unstable states with reference to the liquid phase. The knowledge of the general rate of the earlier mentioned processes enables the construction of an advective - dispersion model of mass transport in a river, with consideration given to the progress of these processes. Such a model contains a component in the form of a correction referring to the concentration derivative with respect to time.The described model may be also used for simulation of the transport of pollutants subjected to the progress of processes of adsorption and absorption in the layer of the material of the river bottom, occurring at a finite and infinitely great rate through the equilibrium states. Accordingly, the coefficient a2, appearing in the model comprising the equations (42), (43), (44) is simultaneously a correction increasing the accuracy of Whitman.s model and a parameter characterising the adsorption - absorption processes progressing through the equilibrium states.

7

Microstructure and properties of the Al2O3-Ti3AlNb composites.

Samsel K., Garbacz H., Kurzydłowski K.J.

Archives of Materials Science

|

2005

|

Vol. 26, nr 3

207-219

EN

The study was concerned with the Al2O3-Ti3AlNb composites produced by powder metallurgy. The microstructures of the sintered composites were described qualitatively and quantitatively. The physical and mechanical properties of the samples examined during the experiments included: porosity, hardness, elastic modulus and brittle toughness. It has been shown that the properties of the composites depend not only on their constituents but also on the particular features of their microstructural structure, which in turn depend on the technology employed. The properties of the composites appeared to be intermediate between those of ceramics and those of alloys with intermetallic matrix. They depend, in a non-linear way, on the volumetric shares of the ceramics and the specific surface area of the phase boundaries. The deviations from the linear theory of mixing can be explained in terms of the disintegrated intermetallic precipitates and pores. It has also been found that with increasing volumetric share of the ceramic material, the sizes of the pores and of the intermetallic particles decrease, whereas their shapes remain almost unchanged.

8

Warstwy Langmuira-Blodgett i ich wykorzystanie w elektronice molekularnej

Chyla A.

Prace Naukowe Instytutu Chemii Fizycznej i Teoretycznej Politechniki Wrocławskiej. Monografie

|

2004

|

nr 2

3--176

PL

Omówiono metody wytwarzania oraz perspektywy zastosowania w elektronice molekularnej ultracienkich warstw złożonych z jednej lub kilku warstw monomolekularnych. Nawrót zainteresowania warstwami Langmuira-Blodgett (LB), zwłaszcza wśród badaczy zajmujących się nanotechnologią i inżynierią molekularną, tkwi w oferowanych przez technikę LB możliwościach operowania niewielkimi zbiorami cząsteczek o specyficznych, często zaprogramowanych właściwościach. W dwóch pierwszych rozdziałach monografii przedstawiono molekularny i termodynamiczny opis granicy faz oraz omówiono zagadnienia związane z napięciem powierzchniowym zarówno czystych cieczy jak i roztworów. Przedstawiono metody pomiaru napięcia powierzchniowego i szczegółowo omówiono stosowaną powszechnie w technice LB metodę płytki Wilhelmy'ego. Cząsteczki związku powierzchniowo czynnego zaadsorbowane na powierzchni cieczy tworzą powierzchniową warstwę Langmuira. Zmniejszenie powierzchni przypadającej na jedną cząsteczkę jest równoważne sprężaniu warstwy i prowadzi do gęściejszego upakowania cząsteczetc na powierzchni subfazy i przejścia warstwy w stan dwuwymiarowej cieczy. Dalsze sprężanie warstwy prowadzi do powstania stanu charakteryzującego się bardzo małą ściśliwością- dwuwymiarowego ciała stałego. Stan termodynamiczny oraz jakość otrzymanej warstwy określa izoterma sprężania, przedstawiająca zależność ciśnienia powierzchniowego od powierzchni przypadającej na pojedynczą cząsteczkę. Omówiono właściwości cząsteczek amfifilowych, tworzących warstwy Langmuira, oraz warunki laboratoryjne otrzymywania zarówno pojedynczych warstw LB, jak i układów wielowarstwowych. Przedstawiono zagadnienia związane z czystością materiałów i urządzeń, rozpościeraniem i sprężaniem monowarstwy oraz jej przenoszeniem na podłoża stałe. Na tle komercyjnych urządzeń do otrzymywania warstw, tzw. wanien LB, autor omawia wykonaną i oprogramowaną przez siebie i współpracowników wannę o stałym obwodzie, charakteryzującą się symetrycznym rozpływem materiału warstwy w trakcie badania izoterm sprężania oraz podczas nanoszenia warstwy na podłoże stałe. Opisano również wiele typów specyficznych cząsteczek oraz metody ich zastosowania do wytwarzania warstw LB o zaprojektowanych właściwościach. Opisane zagadnienia można zaliczyć do rozwijającej się intensywnie nauki o materiałach, której celem jest projektowanie cząsteczek o pożądanych właściwościach fizykochemicznych oraz weryfikacja właściwości zarówno samych cząsteczek, jak i ich zbiorów w postaci monomolekularnych warstw LB. Ważną rolę w projektowaniu cząsteczek odgrywają kwantowochemiczne badania modelowe. Badając izomeryzację cis-trans w azobenzenach, stwierdzono, że stosunkowo wysoka bariera rotacji wokół wiązania N=N w stanie gazowym znacznie obniża się po przyłączeniu protonu do jednego z atomów azotu wiązania azowego. Źródłem protonów w trakcie rozpościerania i nanoszenia warstw LB z subfazy wodnej są grupy karboksylowe używanych azobenzenów. Szczegółowe obliczenia barier reakcji izomeryzacji cis-trans w środowisku protycznym dla modelowych substancji - diazenu, dimetylodiazenu, azobenzenu (o ogólnym wzorze R1-NN-R2) oraz 4-fenyloazopirydyny pokazały, że geometrie stanu przejściowego zarówno formy neutralnej, jak i protonowanej są bardzo podobne, natomiast bariera izomeryzacji cis-trans po protonowaniu obniża się o wartość zależną od elektrofilowych właściwości podstawników i dodatnio naładowanych grup funkcyjnych, stabilizujących stan przejściowy. Podobny mechanizm może także występować w azobenzenach typu push-pull, używanych jako materiały w optyce nieliniowej. Opisano badania przemian strukturalnych zachodzących w warstwach LB i omówiono stabilność wytworzonych warstw, poddając szczegółowej analizie strukturę łańcuchów węglowodorowych na granicy faz gaz-ciecz oraz na podłożach stałych. Perspektywa zastosowania monomolekular-nych warstw LB i budowy układów wielowarstwowych z monowarstw nałożonych warstwa po warstwie wymusza potrzebę pomiaru ich rzeczywistej grubości, którą zazwyczaj określa się przez badanie stanu polaryzacji bądź intensywności spolaryzowanej liniowo fali świetlnej, odbitej od warstwy LB. Omówiono metody pomiarowe, których podstawę teoretyczną stanowi konwencjonalna teoria odbicia płaskiej fali elektromagnetycznej od ośrodka charakteryzującego się strukturą warstwową. Główne rozważania dotyczą metod stosowanych przez autora do wyznaczania zarówno grubości warstw, jak i ich parametrów optycznych, takich jak metoda różnicowego odbicia, zmodyfikowana metoda Laxhubera i metoda SPR. Końcową część monografii poświęcono zastosowaniu warstw LB w technice, a zwłaszcza w wielu dziedzinach elektroniki molekularnej. Opisano wiele urządzeń wykorzystujących zjawiska piezo- i piroelektryczne, nieliniowe zjawiska optyczne, efekt prostowniczy i polowy, zjawiska fotochromowe i elektrochromowe oraz elektroluminescencję. Omówiono zastosowanie warstw LB jako czynnych i biernych elementów czujników gazowych i chemicznych. Na tym tle przedstawiono udział autora w pracach związanych z badaniem i konstrukcją cienkowarstwowych czujników elektrochemicznych czujników SPR. Użycie pojedynczego czujnika gazowego, chemicznego lub biologicznego dostarcza w jednym pomiarze informacji w postaci jednej liczby, np. rezystancji lub spadku napięcia na rezystorze referencyjnym. Oznacza to, że w najlepszym razie możemy określić co najwyżej stężenie badanej substancji. Zastosowanie matrycy czujników pozwala rozróżnić wpływ kilku składników analitu i stanowi podstawę konstrukcji sieci neuronowej. Zaletą takiego rozwiązania jest powtarzalność wyników pomiaru oraz obiektywizm ekspertyz dokonywanych automatycznie przez sieć neuronową. Autor zbudował i przetestował miniaturową sieć neuronową, służącą do rozpoznawania składników mieszaniny alkohol etylowy-amoniak w powietrzu i pomiaru ich stężenia. Sieć stanowiły umieszczone w komorze mieszalnika gazów dwa konduktometryczne czujniki gazowe, w których warstwę LB składającą się z 3 lub 5 monowarstw mieszaniny 1:1 poli-(oktadecylo pirolu) i 4-f-butyloftalocyjaniny miedzi naniesiono na układ palczastych elektrod. Prąd płynący przez czujniki przy stałej różnicy potencjałów między elektrodami mierzono w funkcji stężenia gazu zarówno dla poszczególnych składników mieszaniny, jak i dla mieszanin gazów. Autor przedstawił swój udział w pracach nad zastosowaniem warstw Langmuira-Blodgett jako przykładów modelowych błon pseudobiologicznych. Techniką LB wytworzono podobne do biologicznych podwójne błony, otrzymane z klasycznych, długołańcuchowych cząsteczek kwasu eikozanowego oraz 22-trikozanowego z niewielką domieszką hek-satriakontanu. Warstwy podwójne były stabilne na powietrzu oraz hydrofilowe z obu stron i wytrzymywały do kilkudziesięciu zanurzeń i wynurzeń w trakcie pomiaru kąta zwilżania.

EN

Methods of fabricating and handling of Langmuir-Blodgett (LB) films as well as some perspectives of their application in the field of molecular electronics are presented. Within two introductory chapters the molecular and thermodynamic state of gas-liquid interface is described and methods of the surface tension measurements are also closed up. In particular, the Wilhelmy plate method is presented in details. Since LB films mostly consist amphiphilic molecules, particular attention is paid to the description of diverse molecules, those already used for LB films preparation as well as of novel ones, intentionally designed and functionalized to build up films of desired properties. The author gives some hints for quantum-chemical calculations concerning molecular engineering and shows his attainment on modification and manipulation of molecules to obtain LB films of expected properties. Structural changes and transitions occurring in LB films and problems related to film stability and real thicknesses of the films are widely described. Two methods of the thickness measurements were exploited: the modified Laxhuber method and the Surface Plasmon Resonance method. The latter one can be successfully used for determination of optical parameters of the film, particularly of environment depended parameters and therefore it can be used for construction of optical sensors. The author has also been involved in designing electrochemical gas and chemical sensors. He designed and built up a simple artificial neural network that can measure with a very high accuracy concentration of gases (ethanol and ammonia vapours) in mixtures. Finally, the author shows a possibility of building up some model, pseudo-biological membranes made of aliphatic acids mixed with long chain hydrocarbons.

9

A numerical analysis of stress distribution on the boundary of phases in solid

Tribiłło R., Walendziuk A.

Foundations of Civil and Environmental Engineering

|

2004

|

No. 4

65-72

EN

Multiphase nature of materials like composites has a drastic impact on their mechanical behaviour. A single plane inclusion embedded in a matrix and subjected to various loading cases has been analysed numerically. An influence of inclusion geometries and external loading on the distribution of stresses at an inclusion-matrix interface has been investigated by the finite element method. Comparison has been carried out between the results obtained by the analytical and numerical solutions.

PL

Takie materiały jak kompozyty mają budowę wielofazową, która wpływa na ich zachowanie się, gdy są poddawane oddziaływaniu pól naprężeń. W artykule dokonano numerycznej analizy zachowania wtrącenia wbudowanego w matrycę poddaną działaniu zewnętrznych obciążeń. Przeanalizowano wpływ geometrii inkluzji i rodzaju obciążenia na rozkład naprężeń na granicy faz ośrodka. Obliczenia wykonano metodą elementów skończonych. Otrzymane wyniki porównano z rozwiązaniem analitycznym.

10

Interpretacja niektórych wielkości elektrochemicznych na podstawie modelu polaryzacyjnego granicy faz metal-roztwór elektrolitu

Byczkowska Z.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Chemia

|

2002

|

z. 18 [194]

5-13

11

The undercooling and interlamellar spacing in unmodified and modified Al-Si eutectic alloys.

Guzik E., Kopyciński D.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

R. XXII, nr 4

373-375

EN

The paper presents results of the research on unidirectional crystallization of unmodified and modified Al-Si alloys. Relation between interlamellar (interfibre) spacing lambda, undercooling delta T and growth rate nu has been established by the use the Bridgman type device for unidirectional crystallization. It has been observed that the increase on growth rate nu results in the decrease of value of parameter lambda. The shape of the solid/liquid interface of alpha(Al)-Si eutectic and the protrusion of alpha(Al) by the leading crystal Si are also presented.

PL

W ramach badań własnych, przedstawiono wyniki badań kierunkowej krystalizacji modyfikowanego i niemodyfikowanego eutektycznego siluminu. Wykorzystując zbudowane urządzenie do kierunkowej krystalizacji typu Brydgmana, ustalono związek między parametrem geometrycznym eutektyki lambda (odległość międzyfazowa) oraz stopniem przechłodzenia delta T a prędkością wzrostu eutektyki nu. Stosując technikę zamrażania próbek, odtworzono kształt frontu krystalizacji eutektyki alfa(Al)-Si i pokazano wyprzedzanie fazy ścianowej (płytki krzemu) względem fazy nieścianowej alfa(Al).

12

Siły adhezji kapilarnej w materiałach rozdrobnionych. Mechanizm oddziaływania i modelowanie

Opaliński I.

Inżynieria Chemiczna i Procesowa

|

2001

|

T. 22, z. 1

99-121

PL

Wykazano, że czynnikiem decydującym o wartości i kierunku zmian sił adhezji kapilarnej w materiałach rozdrobnionych jest konfiguracja kontaktu, warunkująca odpowiednie relacje między promieniami menisku mostka cieczowego. Tłumaczy to jakościową różnicę zmian sił adhezji dla układów cząstka kulista-powierzchnia płaska oraz dwie cząstki kuliste w stosunku do układu stożek- powierzchnia płaska. Pokazano, że modelowanie sił adhezji kapilarnej powinno być oparte na modelu Princena (granicy faz).

EN

It has been shown that the most important factor influencing the values and direction of capillary adhesion forces in powders is contact configuration which determines the relevant relations between meniscus radii of liquid bridge. This explains the qualitative difference of adhesion force changes for spherical particle-flat surface system and two spherical particle system as compared to solid cone.flat surface one. It has been shown that for capillary adhesion force modelling the Princen (boundary) model should be used.

13

Przemiany fazowe na kontakcie szkła krzemianowego, ołowiowego i metalicznego Al

Stoch L., Ciecińska M., Wacławska I., Trybalska B., Środa M., Greiner-Wrona E.

Szkło i Ceramika

|

2000

|

R. 51, nr 2

2-5

14

Wettability and interfaces in B13O2/Al system.

Sobczak N., Morgiel J., Kharlamow A., Ksiazek M., Radziwill W., Baliga S.

Inżynieria Materiałowa

|

1998

|

R. XIX, nr 4

754-757

EN

The wettability of B13O2 substrate by liquid aluminium was measured by the sessile drop method under vacuum at 1073-1273 K. A non-wetting to wetting transition was noted at about 1173 K. The oxy-redox reaction initiated at the B13O2 grain boundaries was found to be responsible for two phenomena in the Al/B13O2 system, i.e. wetting and infiltration of initially dense substrate by liquid Al. This reaction results in the formation of Al2O3 precipitates as well as AlB2 and AlB12 aluminium borides. The AlB12 crystallites are heavily faulted and contain numerous small inclusions of AlxOy or AlxOyBz type.

15

Structure of interfaces in heteroepitaxial diamond films.

Jager W., Wittorf D., Urban K.

Inżynieria Materiałowa

|

1998

|

R. XIX, nr 4

785-790

EN

High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) studies of diamond films grown on Si (100) substrates by microwave-assisted chemical vapour deposition show that, under optimized conditions, epitaxially oriented diamond grains may form directly on Si or on thin interlayers of nanocrystalline Beta-SiC. The orientation relationships between the crystal lattices can be described by a near-coincidence site lattice model if small elastic lattice distortions are taken into account. Characteristic of the structure of large-angle grain boundaries are facets parallel to the {111} planes of the diamond lattice. Lattice images of the {110}-diamond lattice planes in <001>-zone axes orientations depict that the structure of small-angle grain boundaries can be described by a dislocation model. Large open volumes and additional second carbon phases are not found at the grain boundaries in diamond films beyond 10 micrometers. Such microscopic investigations of the structure of interfaces in diamond films on silicon are essential for a fundamental understanding of the deposition process and of the correlation of structural with physical interface properties, such as e.g. thermal transport.