Zhao, Li-Cai;Chen, Shi-Shuenn;Xu, Yi-Peng;Tahouneh, Vahid
Steel and Composite Structures
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v.38
no.5
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pp.477-496
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2021
The main objective of this paper is to study vibration of sandwich open cylindrical panel with damaged core and FG face sheets based on three-dimensional theory of elasticity. The structures are made of a damaged isotropic core and two external face sheets. These skins are strengthened at the nanoscale level by randomly oriented Carbon nanotubes (CNTs) and are reinforced at the microscale stage by oriented straight fibers. These reinforcing phases are included in a polymer matrix and a three-phase approach based on the Eshelby-Mori-Tanaka scheme and on the Halpin-Tsai approach, which is developed to compute the overall mechanical properties of the composite material. Three complicated equations of motion for the panel under consideration are semi-analytically solved by using 2-D differential quadrature method. Several parametric analyses are carried out to investigate the mechanical behavior of these multi-layered structures depending on the damage features, through-the-thickness distribution and boundary conditions. It is seen that for the large amount of power-law index "P", increasing this parameter does not have significant effect on the non-dimensional natural frequency parameters of the FG sandwich curved panel. Results indicate that by increasing the value of isotropic damage parameter "D" up to the unity (fully damaged core) the frequency would tend to become zero. One can dictate the fiber variation profile through the radial direction of the sandwich panel via the amount of "P", "b" and "c" parameters. It should be noticed that with increase of volume fraction of fibers, the frequency parameter of the panels does not increase necessarily, so by considering suitable amounts of power-law index "P" and the parameters "b" and "c", one can get dynamic characteristics similar or better than the isotropic limit case for laminated FG curved panels.
Fluorescence imaging is widely used to image cells or small animals due to its high temporal and spatial resolution. Because conventional fluorescence imaging uses visible light, the penetration depth of light within the tissue is low, phototoxicity may occur due to visible light, and the detection sensitivity is lowered due to interference by background autofluorescence. In order to overcome this limitation, long-wavelength light should be used, and fluorescence imaging using near-infrared-I (NIR-I) in the region of 700~900 nm has been developed. To further improve imaging quality, researchers are interested in using a longer wavelength light, near-infrared-II (NIR-II) ranging from 1000 to 1700 nm. In the NIR-II region, light scattering is further minimized, and the penetration depth of light in the tissue is improved up to about 10 mm, and autofluorescence of the tissue is reduced, enabling high sensitivity and resolution fluorescence imaging. In this review, among various NIR-II fluorescence imaging probes, inorganic nanoparticle-based probes with excellent photostability and easily tunable emission wavelength were described, focusing on single-walled carbon nanotubes, quantum dots, and lanthanide nanoparticles.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.10
no.3
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pp.343-350
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2022
In recent years, nanomaterials, such as nano-silica, carbon nanotubes, and graphene oxide (GO), have been suggested to improve the properties of the interfacial transition zone (ITZ) between aggregates and cement pastes, which has most adversely affected the strength of quasi-brittle concrete. Among the nanomaterials, GO with superior dispersibility has been reported to be effective in improving the properties of ITZ of normal-strength concrete by forming interfacial chemical bonds with Ca2+ ions abundant in ITZ. In this study, the effect of GO on the properties of ITZ in the high-strength mortar was elucidated by calculating the change in hydration heat release, ITZ thickness, and the porosity around ISO sand, which was obtained with isothermal calorimetry tests and scanning electron microscope image analysis, respectively.
The main goal of this paper is to study the vibration of damaged core laminated annular plates with FG face sheets based on a three-dimensional theory of elasticity. The structures are made of a damaged isotropic core and two external face sheets. These skins are strengthened at the nanoscale level by randomly oriented Carbon nanotubes (CNTs) and are reinforced at the microscale stage by oriented straight fibers. These reinforcing phases are included in a polymer matrix and a three-phase approach based on the Eshelby-Mori-Tanaka scheme and on the Halpin-Tsai approach, which is developed to compute the overall mechanical properties of the composite material. In this study the effect of microcracks on the vibrational characteristic of the sandwich plate is considered. In particular, the structures are made by an isotropic core that undergoes a progressive uniform damage, which is modeled as a decay of the mechanical properties expressed in terms of engineering constants. These defects are uniformly distributed and affect the central layer of the plates independently from the direction, this phenomenon is known as "isotropic damage" and it is fully described by a scalar parameter. Three complicated equations of motion for the sectorial plates under consideration are semi-analytically solved by using 2-D differential quadrature method. Using the 2-D differential quadrature method in the r- and z-directions, allows one to deal with sandwich annular plate with arbitrary thickness distribution of material properties and also to implement the effects of different boundary conditions of the structure efficiently and in an exact manner. The fast rate of convergence and accuracy of the method are investigated through the different solved examples. The sandwich annular plate is assumed to have any arbitrary boundary conditions at the circular edges including simply supported, clamped and, free. Several parametric analyses are carried out to investigate the mechanical behavior of these multi-layered structures depending on the damage features, through-the-thickness distribution, and boundary conditions.
Tae-Min Kim;Hyun-Woo Kim;Jong-Hyeok Yoon;Mi-Hee Kim;Da-Bin Jeon;Dae-Choul Choi;Sung-Nam Lee
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.36
no.5
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pp.531-535
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2023
Mechanoluminescence (ML) is a phenomenon where the application of mechanical force to ML materials generates an electric field and produces light, holding significant promise as an eco-friendly technology. However, challenges in commercializing ML technology has arisen due to its low brightness and short luminous lifetime. To address this, in this work, we enhance ML efficiency by mixing carbon nanotubes (CNTs) into a ZnS: Cu embedded in a polydimethylsiloxane composite ML device. The inclusion of CNTs boosts ML intensity by 98% compared to devices without CNTs, as the increasing CNT fraction elevates conductivity, thereby amplifying ML intensity. However, this increase in CNT fraction also leads to enhanced light absorption within the device. Consequently, we observe a trend where ML intensity rises initially but declines beyond a CNT fraction of 0.0015 wt%. Based on these findings, we anticipate that our research will make valuable contributions to the advancement of electrical powerless mechanoluminescent technology.
With high performance and wide application, a CNTFET has been attracting a lot of attention as a next-eneration semiconductor, but the manufacturing process of CNTFET has not been mature enough, which makes commercialization difficult. In order to overcome the imperfections of the CNTFET manufacturing process and to increase the possibility of commercialization, this paper analyzes the CNTFET SRAM performance variation according to the CNTFET partial density change based on the recently reported CNTFET manufacturing process. Through HSPICE circuit simulation analysis using the existing 32nm CNTFET HSPICE library file, transistors whose performance variation is less sensitive to partial CNT density are selected among the six transistors constituting the SRAM cell and acceptable CNT density range is proposed. As the result of analysis, it is found that when the CNT density of the two transistors connected to the bit line in SRAM cell changed from 6/32nm to 8/32nm, the deviation of SRAM performance is less than 9% and when the CNT density is less than 5/32nm, the SRAM delay is increased by more than 8 time.
Enzyme Immobilized Membrane Bioreactors (EMBRs) are a novel method to treat dyes within wastewater. Due to their efficacy and high resistance to the environment, there has been a large amount of research being done in this area. There are a variety of ways to approach EMBRs that include both the enzyme itself and the structure of said enzymes. The bioreactor itself can be modified to suit the needs of the dye removal. Ranging from Enzymatic bioreactors to utilizing nanostructures such as graphene oxide or carbon nanotubes. Furthermore, nanoparticles such as TiO2 can be used to enhance the EMBR further as well. The polymer-based membrane supporting structure also includes a variety of different ways to approach the problem of increasing efficacy. As seen, during the past decades, different approaches to this issue that utilize EMBRs have been done. This review aims to summarize the methodologies and describe the various improvements to EMBRs that have been made.
The main goal of this paper is to study vibration of damaged core laminated sectorial plates with Functionally graded (FG) face sheets based on three-dimensional theory of elasticity. The structures are made of a damaged isotropic core and two external face sheets. These skins are strengthened at the nanoscale level by randomly oriented Carbon nanotubes (CNTs) and are reinforced at the microscale stage by oriented straight fibers. These reinforcing phases are included in a polymer matrix and a three-phase approach based on the Eshelby-Mori-Tanaka scheme and on the Halpin-Tsai approach, which is developed to compute the overall mechanical properties of the composite material. Three complicated equations of motion for the sectorial plates under consideration are semi-analytically solved by using 2-D differential quadrature method. Using the 2-D differential quadrature method in the r- and z-directions, allows one to deal with sandwich annular sector plate with arbitrary thickness distribution of material properties and also to implement the effects of different boundary conditions of the structure efficiently and in an exact manner. The fast rate of convergence and accuracy of the method are investigated through the different solved examples. The sandwich annular sector plate is assumed to be simply supported in the radial edges while any arbitrary boundary conditions are applied to the other two circular edges including simply supported, clamped and free. Several parametric analyses are carried out to investigate the mechanical behavior of these multi-layered structures depending on the damage features, through-the-thickness distribution and boundary conditions.
Hoseung Kang;Haechang Jeong;Soonho Hong;Nam Kyung Yoon;Sunyoung Sohn
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.37
no.4
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pp.382-393
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2024
The Microplotter system with a fluid dispensing method, sprays fluid based on ultrasonic pumping through piezoelectric devices. This technique can possible for various materials with a wide range of viscosities to be printed in microscale. In this paper, we introduces dispenser printing technology as well as aim to understand and apply various processes using the equipment. In addition, we will explain how to optimize the equipment by adjusting parameters such as spray intensity, tip height during printing, and patterning speed. By utilizing Microplotter's advantage of being compatible with a wide range of fluids, including metal nanoparticles, carbon nanotubes, DNA, and proteins, it is expected to be used in various fields such as printed electronics, biotechnology, and chemical engineering.
Park, Sang-Eun;Song, U-Seok;Kim, Yu-Seok;Song, In-Gyeong;Lee, Su-Il;Park, Jong-Yun
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2013.02a
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pp.615-615
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2013
탄소나노튜브(carbon nanotubes; CNT)는 강철보다 10~100배 견고할 뿐만 아니라 영률과 탄성률 은 각각 1.8 TPa, 1.3 TPa에 달하는 매우 우수한 기계적 강도를 지니고 있으며, 구리보다 좋은 전기 전도도와 다이아몬드의 2배에 이르는 열전도도를 지닌 물질이다. 이러한 탄소나노튜브의 우수한 특성을 이용하여 나노섬유, 고분자-탄소나노튜브의 고기능 복합체, 나노소자, 전계방출원(field emitter), 가스센서 등 다양한 분야로의 활용을 위한 연구가 진행되고 있다. 특히, 수백 ${\mu}m$ 이상의 길이로 수직 성장된 탄소나노튜브(VA-CNTs)의 합성은 길이 대 직경의 비(aspect ratio)가 비약적으로 증가하여 앞서 언급한 분야로의 활용이 더욱 유리하며, 그 중에서도 대량 생산, 나노섬유 및 나노복합체로서의 활용에 극히 유용하다. 최근에는 열 화학기상증착(thermal chemical vapor deposition; TCVD)법을 이용하여 탄소나노튜브의 구조를 제어하는 연구들이 많이 보고되고 있다. 열 화학기상증착을 이용한 수직 정렬된 탄소나노튜브의 합성에서 합성조건의 변화는 탄소나노튜브의 길이, 벽의 수, 직경, 결정성 등 구조에 큰 영향을 미친다. 탄소나노튜브는 이러한 구조에 따 라 물리적 특성이 달라지기 때문에 다양한 분야로의 응용을 위해서는 합성에 대한 근본적인 이해 가 절실히 요구된다. 본 연구에서는 열 화학기상증착법을 이용한 합성에서 성장압력의 변화에 따른 탄소나노튜브의 구조적 특성을 조사하였다. 성장압력의 변화는 탄소나노튜브의 밀도, 길이, 결정성에 큰 영향을 미치는 것을 주사전자현미경과 라만분광법을 이용하여 확인하였다. 이러한 결과 는 탄소나노튜브 박막(CNT forest)의 가장자리(edge)에 비정질 탄소(amorphous carbon)의 흡착으로 인한 나노튜브사이의 간격(intertube distance)이 좁아짐에 따른 가스공급 차단 효과로 설명이 가능 하다. 또한, 마이크로웨이브 플라즈마 화학기상증착법을 이용하여 탄소나노튜브를 합성하였다. 합성과정 중 산소(O2)를 주입 하였을 경우, 그렇지 않은 경우에 비하여 성장 속도가 증가하여 3시간 합성 시 2 mm가 넘는 수직 정렬된 탄소나노튜브를 합성 할 수 있었다. 이러한 결과는 과잉 공급 되어 탄소나노튜브로 합성되지 못하고 촉매금속의 표면과 탄소나노튜브의 벽에 비정질의 형태로 붙어있는 탄소 원자들을 추가 주입해 준 산소에 의하여 CO 또는 CO2 형태로 제거해 줌으로써 활성화된 촉매금속의 반응 시간을 향상 시켜주어 탄소공급이 원활하게 이루어졌기 때문이라 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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