Yazdani, Raziye;Mohammadimehr, Mehdi;Zenkour, Ashraf M.
Steel and Composite Structures
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v.33
no.1
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pp.93-109
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2019
In the present study, vibration analysis of double bonded micro sandwich cylindrical shells with saturated porous core and carbon/boron nitride nanotubes (CNT/BNNT) reinforced composite face sheets under multi-physical loadings based on Cooper-Naghdi theory is investigated. The material properties of the micro structure are assumed to be temperature dependent, and each of the micro-tubes is placed on the Pasternak elastic foundations, and mechanical, moisture, thermal, electrical, and magnetic forces are effective on the structural behavior. The distributions of porous materials in three distributions such as non-linear non-symmetric, nonlinear-symmetric, and uniform are considered. The relationship including electro-magneto-hydro-thermo-mechanical loadings based on modified couple stress theory is obtained and moreover the governing equations of motion using the energy method and the Hamilton's principle are derived. Also, Navier's type solution is also used to solve the governing equations of motion. The effects of various parameters such as material length scale parameter, temperature change, various distributions of nanotube, volume fraction of nanotubes, porosity and Skempton coefficients, and geometric parameters on the natural frequency of double bonded micro sandwich cylindrical shells are investigated. Increasing the porosity and the Skempton coefficients of the core in micro sandwich cylindrical shell lead to increase the natural frequency of the structure. Cylindrical shells and porous materials in the industry of filters and separators, heat exchangers and coolers are widely used and are generally accepted today.
The thermal eigenvalue responses of the graded sandwich shell structure are evaluated numerically under the variable thermal loadings considering the temperature-dependent properties. The polynomial type rule-based sandwich panel model is derived using higher-order type kinematics considering the shear deformation in the framework of the equivalent single-layer theory. The frequency values are computed through an own home-made computer code (MATLAB environment) prepared using the finite element type higher-order formulation. The sandwich face-sheets and the metal core are discretized via isoparametric quadrilateral Lagrangian element. The model convergence is checked by solving the similar type published numerical examples in the open domain and extended for the comparison of natural frequencies to have the final confirmation of the model accuracy. Also, the influence of each variable structural parameter, i.e. the curvature ratios, core-face thickness ratios, end-support conditions, the power-law indices and sandwich types (symmetrical and unsymmetrical) on the thermal frequencies of FG sandwich curved shell panel model. The solutions are helping to bring out the necessary influence of one or more parameters on the frequencies. The effects of individual and the combined parameters as well as the temperature profiles (uniform, linear and nonlinear) are examined through several numerical examples, which affect the structural strength/stiffness values. The present study may help in designing the future graded structures which are under the influence of the variable temperature loading.
In this study, $ZnFe_2O_4@SnO_2@TiO_2$ core-shell nanoparticles (NPs), a photocatalytic material with magnetic properties, were synthesized through a three-step process. Structural properties were investigated using X-ray diffraction (XRD) analysis. It was confirmed that $ZnFe_2O_4$ of the spinel, $SnO_2$ of the tetragonal and $TiO_2$ of the anatase structure were synthesized. The magnetic properties of synthesized materials were studied by a vibrating sample magnetometer (VSM). The saturation magnetization value of $ZnFe_2O_4$, a core material, was confirmed at 33.084 emu/g. As a result of the formation of $SnO_2$ and $TiO_2$ layers, the magnetism due to the increase in thickness was reduced by 33% and 40%, respectively, but sufficient magnetic properties were reserved. The photocatalytic efficiency of synthesized materials was measured using methylene blue (MB). The efficiency of the core material was about 4.2%, and as a result of the formation of $SnO_2$ and $TiO_2$ shell, it increased to 73% and 96%, respectively while maintaining a high photocatalytic efficiency. In addition, the antibacterial activity was validated via the inhibition zone by using E. Coli and S. Aureus. The formation of shells resulted in a wider inhibition zone, which is in good agreement with photocatalytic efficiency measurements.
NiO-coated YSZ powder was prepared using heterogeneous precipitation of Ni hydroxides on YSZ particle surface and high energy milling. The powders were characterized by TG/DTA, XRD, XPS, and SEM. Amorphous Ni precipitate completely decomposed into NiO at $500^{\circ}C$ and the growth of NiO crystallites was constrained by the core particles. Nanocrystalline NiO-coated YSZ core-shell structure powder could be obtained after calcination at $800^{\circ}C$ for 2 h. A core-shell powder compact, due to high sinterability, showed a near theoretical density at $1350^{\circ}C$. After reduction at $900^{\circ}C$, interpenetrating Ni-YSZ microstructure with very uniformly distributed fine Ni and YSZ grains and pores was observed. In contrast, the mechanically mixed oxide sample showed less uniform distribution of pores and larger discontinuous We particles as compared with the core-shell samples.
Recently, it has been increasing trend to use conductive materials as electronics and communication technology in electronics industry are developing. The noble metal such as Ag, Pt, Pd etc. are mostly used as conductive materials, To reduce production cost, alternative materials with similar characteristics of noble metals are needed. Copper has advantages, i.e its electronic properties are similar to noble metals and low cost than noble metal, but its use has been restricted because of oxidation in air. In this study, the tin film was coated on copper by electroless plating to protect copper from oxidation and to confirm the effects of temperature, pH, amount of $SnCl_2$, and feeding speed in plating conditions. Additionally, we apply $Cu_{core}Sn_{shell}$ powder as conductive filler with low-temperature densification and analysis by SEM, XRD, FIB and 4-Point Probe techniques. As result of the study, tin film was coated well on copper and was protected from oxidation. After low-temperature densification treatment, the meted tin made chemical interconnections with copper. Accordingly, conductivity was increased than before condition. We hope $Cu_{core}Sn_{shell}$ powder to replace noble metals and use in the electronic field.
Yoon, Jae Ik;Lee, Hak Hyeon;Park, Hyung Keun;Ameyama, Kei;Kim, Hyoung Seop
Journal of Powder Materials
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v.24
no.2
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pp.128-132
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2017
Harmonic structure materials are materials with a core-shell structure having a shell with a small grain size and a core with a relatively large grain size. They are in the spotlight because their mechanical properties reportedly feature strength similar to that of a sintered powder with a fine grain size and elongation similar to that of a sintered powder with a coarse grain size at the same time. In this study, the tensile properties, microstructure, and stretch-flangeability of harmonic structure SUS304L made using powder metallurgy are investigated to check its suitability for automotive applications. The harmonic powders are made by mechanical milling and sintered using a spark plasma sintering method at 1173 K and a pressure of 50 MPa in a cylindrical die. The sintered powders of SUS304L having harmonic structure (harmonic SUS304L) exhibit excellent tensile properties compared with sintered powders of SUS304L having homogeneous microstructure. In addition, the harmonic SUS304L has excellent stretch-flangeability compared with commercial advanced high-strength steels (AHSSs) at a similar strength grade. Thus, the harmonic SUS304L is more suitable for automotive applications than conventional AHSSs because it exhibits both excellent tensile properties and stretch-flangeability.
Recently, improvement in the conversion efficiency of silicon-based solar cells has been achieved by decreasing emitter doping concentration, because the lightly doped emitter can effectively prevent the recombination of electrons and holes generated by solar light irradiation. This type of emitter is very thin due to the low doping concentration, thus conductive materials (i.e., silver) used for front electrodes can easily penetrate the emitter during a firing process because of their large diffusivity in silicon. This results in junction leakage currents which might reduce cell efficiencies. In this study, $Al_2O_3$-coated Ag powders were synthesized by an ultrasonic spray pyrolysis method and applied to the conductive materials of the front electrode to control the junction leakage current. The $Al_2O_3$ shell obstructs the Ag diffusion into the emitter during the firing process. The powder is spherical with a core-shell structure and the thickness of the $Al_2O_3$ shell is tens of nanometers. Solar cells were fabricated using pure Ag powders or the $Al_2O_3$-coated Ag powder as front electrode materials, and the conversion efficiency and junction leakage current were compared to investigate the role of the $Al_2O_3$ shell during the firing processes.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2014.02a
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pp.195.2-195.2
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2014
Nanodiamond (ND) is composed of inner diamond core and outer graphite shell. The size of ND used in this study was about 5 nm. The ND solution was dropped on silicon substrate and dried in air. Dried ND sample was purified by using annealing method in air. Then, 40 keV Fe ion was irradiated into the sample. The dose was varied from $1{\times}10^{14}$ to $1{\times}10^{16}ions/cm^2$. The post annealing was performed at 1073 K in the vacuum to recover diamond structure. The annealing at 873 K in air was performed to remove the outer graphite shell. The structure of ND was confirmed by X-ray diffraction (XRD) and Raman spectroscopy. We will present the detailed data and results in the conference.
The numerical thermal frequency responses of the skew sandwich shell panels structure are investigated via a higher-order polynomial shear deformation theory including the thickness stretching effect. A customized MATLAB code is developed using the current mathematical model for the computational purpose. The finite element solution accuracy and consistency have been checked via solving different kinds of numerical benchmark examples taken from the literature. After confirming the standardization of the model, it is further extended to show the effect of different important geometrical parameters such as span-to-thickness ratios, aspect ratios, curvature ratios, core-to-face thickness ratios, skew angles, and support conditions on the frequencies of the sandwich composite flat/curved panel structure under elevated temperature environment.
Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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2011.10a
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pp.1.2-1.2
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2011
Electrohydrodynamics is a good approach to produce uniform-sized colloids and fibers in a continuous process. The dimension can be controlled from tens of nanometers to a few micrometers. The structure of the colloids and nanofibers from electrohydrodynamics has been diversified according to the uses. Especially, core-shell structure and hybridization with functional nanomaterials are fascinating due to their possible uses in drug-delivery systems, multifunctional scaffolds, organic/inorganic hybrids with new functions, and highly sensitive gas- or bio-sensors. This talk will present the structural variations in the colloids and fibers by simply employing phase separation during electrohydrodynamic process and demonstrate their possible applications.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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