Fluid velocity analysis on the instability of pipes reinforced by silica nanoparticles ($SiO_2$) is presented in this paper. Mori-Tanaka model is used for obtaining the effective materials properties of the nanocomposite structure considering agglomeration effects. The well known Navier-Stokes equation is used for obtaining the applied force of fluid to pipe. Based on the Reddy higher-order shear deformation theory, the motion equations are derived based on energy method and Hamilton's principal. The frequency and critical fluid velocity of structure are calculated using differential quadrature method (DQM) so that the effects of different parameters such as volume fractions of SiO2 nanoparticles, SiO2 nanoparticles agglomeration, boundary conditions and geometrical parameters of pipes are considered on the nonlinear vibration and instability of the pipe. Results indicate that increasing the volume fractions of SiO2 nanoparticles, the frequency and critical fluid velocity of the structure are increased. Furthermore, considering SiO2 nanoparticles agglomeration, decreases the frequency and critical fluid velocity of the pipe.
In this paper, nonlinear vibration of embedded nanocomposite concrete is investigated based on Timoshenko beam model. The beam is reinforced by with agglomerated silicon dioxide (SiO2) nanoparticles. Mori-Tanaka model is used for considering agglomeration effects and calculating the equivalent characteristics of the structure. The surrounding foundation is simulated with Pasternak medium. Energy method and Hamilton's principal are used for deriving the motion equations. Differential quadrature method (DQM) is applied in order to obtain the frequency of structure. The effects of different parameters such as volume percent of SiO2 nanoparticles, nanoparticles agglomeration, elastic medium, boundary conditions and geometrical parameters of beam are shown on the frequency of system. Numerical results indicate that with increasing the SiO2 nanoparticles, the frequency of structure increases. In addition, considering agglomeration effects leads to decrease in frequency of system.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.29
no.4
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pp.255-262
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2016
Effects of $SiO_x$ or C shells on electrochemical properties of Si nanoparticles were investigated. $SiO_x$ shells with thickness of 10~15 nm were formed on homogeneously crystalline Si nanoparticles. Incase of Si-C nanoparticles, there were 30~40 layers of C with a number of defects. Li-ion batteries were fabricated with the above-mentioned nanoparticles, and their electrochemical properties were measured. Pristine Si shows a high IRC (initial reversible capacity) of 2,517 mAh/g and ICE (initial columbic efficiency) of 87%, but low capacity retention of 22%, respectively. $SiO_x$ shells decreased IRC (1,534 mAh/g) and ICE (54%), while the retention increased up to 65%, which can be explained by irreversible phases such as $LiO_2$ and $Li_2SiO_3$. C shells exhibited no differences in IRC and ICE compared to the pristine Si but an enhanced retention of 54%, which might be from proper defect structures.
Dynamic analysis of a concrete pipes armed with Silica ($SiO_2$) nanoparticles subjected to earthquake load is presented. The structure is modeled with first order shear deformation theory (FSDT) of cylindrical shells. Mori-Tanaka approach is applied for obtaining the equivalent material properties of the structure considering agglomeration effects. Based on energy method and Hamilton's principle, the motion equations are derived. Utilizing the harmonic differential quadrature method (HDQM) and Newmark method, the dynamic displacement of the structure is calculated for the Kobe earthquake. The effects of different parameters such as geometrical parameters of pipe, boundary conditions, $SiO_2$ volume percent and agglomeration are shown on the dynamic response of the structure. The results indicate that reinforcing the concrete pipes by $SiO_2$ nanoparticles leads to a reduction in the displacement of the structure during an earthquake.
Oh, Kyoung Joon;Kim, Sun Kyung;Chang, Hankwon;Jang, Hee Dong
Particle and aerosol research
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v.7
no.3
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pp.79-85
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2011
Porous $TiO_2-SiO_2$ particles were synthesized by co-assembly of nanoparticles of $TiO_2$ and $SiO_2$ in evaporating aerosol droplets. Poly styrene latex (PSL) particles were employed as a template of porous particles. Flowrate of dispersion gas, weight ratio of $TiO_2/SiO_2$ and $SiO_2$ concentration in the precursor, and PSL size were chosen as process variables. The morphology, crystal structure, chemical bonding, and pore size distribution were analyzed by FE-SEM, XRD, FT-IR, BET. The morphology of porous $TiO_2-SiO_2$ particles was spherical and the average particle size range were from 1 to $10{\mu}m$. The particles were composed of meso and macro pores. The average particle diameter and pore volume of the as prepared particles were dependant on process variables. It was found that UV-Vis absorption of the porous particles was comparable with pure $TiO_2$ nanoparticles even though $TiO_2/SiO_2$ ratio is low in the porous particles.
Heidari, Ali;Keikha, Reza;Haghighi, Mohammad Salkhordeh;Hosseinabadi, Hamidreza
Structural Engineering and Mechanics
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v.67
no.3
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pp.311-316
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2018
Vibration of concrete beams reinforced by agglomerated silicon dioxide ($SiO_2$) nanoparticles is studied based on numerical methods. The structure is simulated by Euler-Bernoulli beam model and the Mori-Tanaka model is used for obtaining the effective material properties of the structure. The concrete beam is located in soil medium which is modeled by spring elements. The motion equations are derived based on energy method and Hamilton's principle. Based on exact solution, the frequency of the structure is calculated. The effects of different parameters such as volume percent of $SiO_2$ nanoparticles and agglomeration, soil medium and geometrical parameters of beam are shown on the frequency of system. The results show that with increasing the volume percent of $SiO_2$ nanoparticles, the frequency increases.
In this study, vibration analysis of a concrete foundation-reinforced by $SiO_2$ nanoparticles resting on soil bed is investigated. The soil medium is simulated with spring constants. Furthermore, the Mori-Tanaka low is used for obtaining the material properties of nano-composite structure and considering agglomeration effects. Using third order shear deformation theory or Reddy theory, the total potential energy of system is calculated and by means of the Hamilton's principle, the coupled motion equations are obtained. Also, based an analytical method, the frequency of system is calculated. The effects of volume percent and agglomeration of $SiO_2$ nanoparticles, soil medium and geometrical parameters of structure are shown on the frequency of system. Results show that with increasing the volume percent of $SiO_2$ nanoparticles, the frequency of structure is increased.
Park, Jong-Il;Kim, Jin-Gyu;Song, Ji-Ho;Kim, Youn-Joong
Applied Microscopy
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v.34
no.1
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pp.23-29
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2004
In this study, we introduce the structural analysis of amorphous silica nanoparticles by EF-TEM electron diffraction and in-situ heating experiments. Three diffused rings were observed on the electron diffraction patterns of initial silica nanoparticles, while crystalline spot patterns were gradually appeared during the insitu heating process at $900^{\circ}C$. These patterns indicate the basic unit of $SiO_4$ tetrahedra consisting amorphous silica and gradual crystallization into the ideal layer structure of tridymite by heating. Under high vacuum condition in TEM, SiO nanoparticles were redeposited on the carbon grid after evaporation of SiO gas from $SiO_2$ above $850^{\circ}C$ and the remaining $SiO_2$ were crystallized into orthorhombic tridymite, consistent with ex-situ heating results in furnace at $900^{\circ}C$.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.33
no.3
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pp.186-193
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2009
In this article, the effect of silica addition on the phase transformation characteristics of $TiO_2$ nanoparticles synthesized by using an $O_2$-enriched coflow, hydrogen, diffusion flame was investigated. TTIP(titanium tetra-isopropoxide) and TEOS(tetraethyl-orthosilicate) were used as precursors for $TiO_2$ and $SiO_2$ nanoparticles, respectively. Based on the results from TEM and XRD analysis, it is believed that the silica addition on the flame synthesis of $TiO_2$ nanoparticles reduces the particle size distribution and raises the temperature of the phase transition from anatase to rutile. But the reduced sizes of the synthesized particles due to the silica addition made the sintering and phase transformation of particles more easily.
SiO2/Ag core-shell nanoparticles were synthesized by combining modified Stöber process and reverse micelle method using acetoxime as a reducing agent in water/dodecylbenzenesulfonic acid (DDBA)/cyclohexane reverse micells. The SiO2/Ag core-shells were studied for structure, morphology and size using UV-visible spectroscopy, XRD, SEM and TEM. The size of a SiO2/Ag core-shell could be controlled by changing the [water]/[DDBA] molar ratio (WR) values. The size and the polydispersity of SiO2/Ag core-shells increased with increase of the WR value. The resultant Ag nanoparticles exhibit a strong surface plasmon resonance (SPR) peak at 430 nm over the amorphous SiO2 nanoparticles. The SPR peak shifted to the red side with increase in nanoparticle size. Conductive pastes with 70 wt% SiO2/Ag core-shell were prepared, and the pastes were coated on the PET films using a screen-printing method. The printed paste film of the SiO2/Ag core-shell showed higher surface resistance than the commercial Ag paste in the range of 460~750 µΩ/sq.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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