Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.54
no.4
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pp.178-183
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2021
The temperature and frequency dependence of the dielectric constant of the BaTiO3 substituted with two types of donor dopants, Nb5+ and Ta5+, respectively, were compared and analyzed. Dielectric specimens of four specific compositions, Ba0.95Nb0.05TiO3, Ba0.90Nb0.10TiO3, Ba0.95Ta0.05TiO3, and Ba0.90Ta0.010TiO3 were prepared by calcining at 1100 ℃ and sintering at 1300 ℃ to have a perovskite structure to measure capacitance. XRD and SEM analysis were used to observe the structure, with particular focus on the integration into the Nb5+ and Ta5+ substituted BaTiO3 crystal lattice. X-ray diffraction peaks in the (200) and (002) planes were observed between 45.10° and 45.45° of the BaTiO3 solid solution substituted with different fractions of Nb5+ and Ta5+. The dielectric properties were analyzed and the relationship between the properties and structure of the substituted BaTiO3 was established. The fine particles and high density of the substituted BaTiO3 were maintained like pure BaTiO3, and in particular, a shift toward the low temperature side of the phase transition temperature range was clearly found, unlike pure BaTiO3. In addition, the phase transition at a temperature higher than the Curie temperature relatively satisfies the modified Curie-Weiss law.
Herein, a series of g-C3N4 modified Bi2MoO6 nanocomposites using Bi2MoO6 and melamine as original materials are fabricated via sintering process. For presynthesis of Bi2MoO6 an ultrasonic-assisted hydrothermal technique is researched. The structure and composition of the nanocomposites are characterized by Raman spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), and high-resolution field emission scanning electron microscopy (SEM). The improved photoelectrochemical properties are studied by photocurrent density, EIS, and amperometric i-t curve analysis. It is found that the structure of Bi2MoO6 nanoparticles remains intact, with good dispersion status. The as-prepared g-C3N4/Bi2MoO6 nanocomposites (BMC 5-9) are selected and investigated by SEM analysis, which inhibits special morphology consisting of Bi2MoO6 nanoparticles and some g-C3N4 nanosheets. The introduction of small sized g-C3N4 nanosheets in sample BMC 9 is effective to improve the charge separation and transfer efficiency, resulting in enhancing of the photoelectric behavior of Bi2MoO6. The improved photoelectronic behavior of g-C3N4/Bi2MoO6 may be attributed to enhanced charge separation efficiency, photocurrent stability, and fast electron transport pathways for some energy applications.
Park, Tae-Jin;Yoon, Seok;Lee, Changsoo;Cho, Dong Keun
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.19
no.4
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pp.459-467
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2021
In the majority of countries, the upper limit of buffer temperature in a repository is set to below 100℃ due to the possible illitization. This smectite-to-illite transformation is expected to be detrimental to the swelling functions of the buffer. However, if the upper limit is increased while preventing illitization, the disposal density and cost-effectiveness for the repository will dramatically increase. Thus, understanding the characteristics and creating a database related to the buffer under the elevated temperature conditions is crucial. In this study, a strategy to investigate the bentonite found in Korea under the elevated temperatures from a mineral transformation and radionuclides retardation perspective was proposed. Certain long-term hydrothermal reactions generated the bentonite samples that were utilized for the investigation of their mineral transformation and radionuclide retardation characteristics. The bentonite samples are expected to be studied using in-situ synchrotron-based X-Ray Diffraction (XRD) technique to determine the smectite-to-illite transformation. Simultaneously, the 'high-temperature and high-pressure mineral alteration measurement system' based on the Diamond Anvil Cell (DAC) will control and provide the elevated temperature and pressure conditions during the measurements. The kinetic models, including the Huang and Cuadros model, are expected to predict the time and manner in which the illitization will become detrimental to the performance and safety of the repository. The sorption reactions planned for the bentonite samples to evaluate the effects on retardation will provide the information required to expand the current knowledge of repository optimization.
Today, graphene loaded textiles are being considered promising smart clothing due to their high conductivity. In this study, we reported reduced graphene oxide(r-GO) deposited pure cotton fabrics fabricated with a colloidal solution of graphene(GO), using a one-step aerosol spray pyrolysis(ASP) process and their potential application on smart textiles. The ASP process is advantageous in that it is easily implementable and can be applied for continuous processing. Moreover, this process has never been applied to deposit r-GO on pure cotton fabric. The field emission-scanning microscopy (FE-SEM) observation, Fourier transform-infrared(FT-IR) analysis, Raman spectroscopy, X-ray diffraction(XRD) analysis, and ultraviolet transmittance(UVT) were used to evaluate material properties of the r-GO colloids. The resistance was also measured to evaluate the electrical conductivity of the specimens. The results revealed that the r-GO was successfully deposed on specimens, and the specimen with the highest electrical conductivity demonstrated an electrical resistance value of 2.27 kΩ/sq. Taken together, the results revealed that the ASP method demonstrated a high potential for effective deposition of r-GO on cotton fabric specimens and is a prospect for the development of conductive cotton-based smart clothing. Therefore, this study is also meaningful in that the ASP process can be newly applied by depositing r-GO on the pure cotton fabric.
The Li-rich oxides are promising cathode materials due to their high energy density. However, characteristics such as low rate capability, unstable cyclic performance, and rapid capacity fading during cycling prevent their commercialization. These characteristics are mainly attributed to the phase instability of the host structure and undesirable side reactions at the cathode/electrolyte interface. To suppress the phase transition during cycling and interfacial side reactions with the reactive electrolyte, K (potassium) doping and Nb oxide coating were simultaneously introduced to a Li-rich oxide (Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2). The capacity and rate capability of the Li-rich oxide were significantly enhanced by K doping. Considering the X-ray diffraction (XRD) analysis, the interslab thickness of LiO2 increased and cation mixing decreased due to K doping, which facilitated Li migration during cycling and resulted in enhanced capacity and rate capability. The K-doped Li-rich oxide also exhibited considerably improved cyclic performance, probably because the large K+ ions disturb the migration of the transition metals causing the phase transition and act as a pillar stabilizing the host structure during cycling. The Nb oxide coating also considerably enhanced the capacity and rate capability of the samples, indicating that the undesirable interfacial layer formed from the side reaction was a major resistance factor that reduced the capacity of the cathode. This result confirms that the introduction of K doping and Nb oxide coating is an effective approach to enhance the electrochemical performance of Li-rich oxides.
We reported on annealing effect on Ga2O3/Al2O3/SiC devices grown by radio frequency sputtering method. Post-deposition annealing at 900 ℃ was performed, which results in crystallization in the Ga2O3 films. The major peaks (-401) and (403) of Ga2O3 which was thermally treated at 900 ℃ appears in the x-ray diffraction (XRD) results. Auger electron spectroscopy (AES) shows that Ga and Al atoms seems to be diffused into the opposite direction Al2O3 and Ga2O3 after annealing. Transfer and output characteristics of back-gate transistor were analyzed where SiC substrate is used as gate material. On-state current and on/off ratio increased almost 109 and 106 times higher in the 900 ℃ annealed sample.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.21
no.6
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pp.529-538
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2021
In this study, the compressive strength and water contact angle were measured before and after surface abrasion of mortar specimens prepared by mixing two types of water repellents and two types of sands. In addition, the hydration products and chemical bonding of cement mortar by repellent were examined using X-ray diffraction(XRD), thermogravimetry-differential thermal analysis(TG-DTA), and Fourier-transform infrared spectroscopy(FT-IR) to evaluate the performance of these cement mortar mixtures as repair materials. We found that the compressive strength of the cement mortar with water repellent added was decreased compared to that of the plain cement mortar, and that of the oligomeric system was higher than that of the monomeric system. We further found that the contact angle of mortar with water repellent added was increased compared to that of the plain cement mortar, and that of the oligomeric system was increased compared to that of the monomer.
The major drawback of zirconia-based materials, in view of their applications as targets for minor actinide transmutation, is their poor thermal conductivity. The addition of MgO, which has high thermal conductivity, to zirconia-based materials is expected to improve their thermal conductivity. On these grounds, the present study aims at phase characterization and thermophysical property evaluation of neodymium-substituted zirconia (Zr0.8Nd0.2O1.9; using Nd2O3 as a surrogate for Am2O3) and its composites with MgO. The composite was prepared by a solid-state reaction of Zr0.8Nd0.2O1.9 (synthesized by gel combustion) and commercial MgO powders at 1773 K. Phase characterization was carried out by X-ray diffraction and the microstructural investigation was performed using a scanning electron microscope equipped with energy dispersive spectroscopy. The linear thermal expansion coefficient of Zr0.8Nd0.2O1.9 increases upon composite formation with MgO, which is attributed to a higher thermal expansivity of MgO. Similarly, specific heat also increases with the addition of MgO to Zr0.8Nd0.2O1.9. Thermal conductivity was calculated from measured thermal diffusivity, temperature-dependent density and specific heat values. Thermal conductivity of Zr0.8Nd0.2O1.9-MgO (50 wt%) composite is more than that of typical UO2 fuel, supporting the potential of Zr0.8Nd0.2O1.9-MgO composites as target materials for minor actinides transmutation.
For cuboid and ellipsoid crystallites of LiFePO4 powders, by X-ray diffraction (XRD) and microscopic (TEM) studies, it is possible to determine the anisotropic parameters of the crystallite size distribution functions. These parameters were used to describe the cathode rate capability within the model of averaging the diffusion coefficient D over the length of the crystallite columns along the [010] direction. A LiFePO4 powder was chosen for testing the developed model, consisting of big cuboid and small ellipsoid crystallites (close to them). When analyzing the parts of big and small rate capabilities, the fitting values D = 2.1 and 0.3 nm2/s were obtained for cuboids and ellipsoids, respectively. When analyzing the results of cyclic voltammetry using the Randles-Sevcik equation and the total area of projections of electrode crystallites on their (010) plane, slightly different values were obtained, D = 0.9 ± 0.15 and 0.5 ± 0.15 nm2/s, respectively. We believe that these inconsistencies can be considered quite acceptable, since both methods of determining D have obvious sources of error. However, the developed method has a clearly lower systematic error due to the ability to actually take into account the shape and statistics of crystallites, and it is also useful for improving the accuracy of the Randles-Sevcik equation. It has also been demonstrated that the shape engineering of crystallites, among other tasks, can increase the cathode capacity by 15% by increasing their size correlation coefficients.
Limestone calcined clay cement (LC3) is a low carbon alternative to conventional cement. Literature shows that using limestone and calcined clay in LC3 increases the thermal degradation of LC3 pastes and can increase the magnitude of fire risk in LC3 concrete structures. Higher thermal degradation of LC3 paste prompts this study toward understanding the fire performance of LC3 concrete and the associated magnitude of fire risk. For fire performance, concrete prepared using ordinary Portland cement (OPC), pozzolanic Portland cement (PPC) and LC3 were exposed to 16 scenarios of different elevated temperatures (400℃, 600℃, 800℃, and 1000℃) for different durations (0.5 h, 1 h, 2 h, and 4 h). After exposure to elevated temperatures, mass loss, residual ultrasonic pulse velocity (rUPV) and residual compressive strength (rCS) were measured as the residual properties of concrete. XRD (X-ray diffraction), TGA (thermogravimetric analysis) and three-factor ANOVA (analysis of variance) are also used to compare the fire performance of LC3 with OPC and PPC. Monte Carlo simulation has been used to assess the magnitude of fire risk in LC3 structures and devise recommendations for the robust application of LC3. Results show that LC3 concrete has weaker fire performance, with average rCS being 11.06% and 1.73% lower than OPC and PPC concrete. Analysis of 106 fire scenarios, in Indian context, shows lower rCS and higher failure probability for LC3 (95.05%, 2.22%) than OPC (98.16%, 0.22%) and PPC (96.48%, 1.14%). For robust application, either LC3 can be restricted to residential and educational structures (failure probability <0.5%), or LC3 can have reserve strength (factor of safety >1.08).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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