This research was supported by the "Development of technologies for safety evaluation and standardization of nanomaterials and nanoproducts" (10059135)" through the Korea Evaluation Institute of Industrial Technology by the Korean Ministry of Trade, Industry &amp; Energy.

1. Herstellung von Instrumenten und Proben <ol><li> Abrasor <ol><li> Basierend auf einem Abrasionstester, ein abrasor mit einer Probe Rotationsstufe verwenden (140 mm Durchmesser), zwei Abriebrad Halter und einer Rotationsgeschwindigkeit von 30 - 80 Umdrehungen pro Minute. </li><li> Verwenden, um ein Gewicht, um die Abriebsscheibe zur Abrasion Radhalter zu sichern, was auch Last auf die Testprobe bezieht. </li><li> Installieren Sie einen zusätzlichen Lufteinlass besser Suspension für die abgeschliffen Teilchen zu liefern, wie in Abbildung 3 dargestellt. Verwenden Sie ein 1/8 &quot;-Durchmesser Rohr liegt 15 mm oberhalb und 40 mm vom Zentrum des Prüflings. </li></ol></li><li> Abriebrad <ol><li> Wickeln Sie das Abriebrad (55 mm Durchmesser, 13 mm dick) mit Sandpapier (Körnung 100 und ganz neu). </li></ol></li><li> Probe <ol><li> Probe ist ein Verbund für Abriebtest enthält Nanomaterial. Um bei abrasor installiert ist, sollte die Probe vorbereitet Witz seinh 140 mm Durchmesser. </li></ol></li><li> Kammer <ol><li> Verwenden Sie Edelstahl für die Kammerwände Partikelabscheidung durch elektrostatische Kraft zu vermeiden. Legen Sie die abrasor im Inneren der Kammer (Volumen 1 m 3) (Tabelle 1), und suchen Sie den Lufteinlass und Auslass im oberen und unteren Teil der Kammer sind. Verwenden, um einen Mischer, bestehend aus drei perforierten Platten, an der Luftauslass eine gleichmäßig gemischte Teilchenstrom zu erzielen. </li></ol></li><li> Neutralisator <ol><li> Als elektrostatisch geladene Partikel Partikelablagerung an den Kammerwänden zu verbessern, verwenden Sie einen Neutralisator (weiche Röntgenstrahlung Ionisator), um den Ladezustand der Teilchen zu minimieren. </li></ol></li><li> Online Messgeräte 12, 13 <ol><li> Verwenden Sie ein CPC und OPC die Partikelanzahlkonzentration und Partikelgrößenverteilung zu messen, wie den Anweisungen des Herstellers. </li><li> Installieren Sie den CPC und OPC an der outlet der Kammer, um die Partikelkonzentration und die Partikelgrößenverteilung zu messen. </li></ol></li><li> Partikelprobenahmeinstrumente <ol><li> Probieren Sie die freigesetzten Teilchen ein Teilchen Sampler enthält Filtermedien oder ein TEM-Gitter mit der Partikelmorphologie und Komponenten zu analysieren. </li><li> Installieren Sie die Partikel-Sampler enthält Filtermedien oder ein TEM-Gitter am Ausgang der Kammer die Morphologie der Freisetzung Teilchen zu analysieren. </li></ol></li></ol> 2. Abriebtest für Nanoparticle Veröffentlichung Mit Kammersystem HINWEIS: Die Abriebtestbedingungen sind in Tabelle 2 beschrieben. <ol><li> Suchen Sie die abrasor in der Mitte der Kammer. </li><li> Installieren Sie die Testprobe auf dem Probenrotationsstufe des abrasor. </li><li> Sicherung der Abriebräder in die Abrasion Radhalter mit einer 1,000 g Gewichtslast auf die Testprobe anzuwenden. </li><li> Suchen Sie den Neutralisator (weiche Röntgenstrahlung Ionisator)28 cm von der Mitte des Probekörpers entfernt in einem 45 ° -Winkel, wie in Abbildung 2 zu sehen , die elektrostatischen Partikelabscheidung auf den Kammerwänden zu verringern. HINWEIS: Der Neutralisator entfernt die elektrostatische Kraft, die durch Strahlenexposition. Da jedoch die Lufteinlass und Abriebsräder werden über dem Probenrotationsstufe befindet, schränkt dies den Zugang des Neutralisator Strahl auf die Oberfläche des Prüflings. Daher wird der Neutralisator diagonal angeordnet, um den Strahl zu erlauben, so viel von der Probenoberfläche wie möglich zu erreichen. </li><li> Betreiben Sie das Gebläse am Ausgang der Kammer bei einer 50 installiert l / min Volumenstrom. </li><li> Versorgung 25 L / min zusätzliche partikelfreie Suspension Luft einen Luftkompressor durch die zusätzliche Lufteinlass verwendet wird. HINWEIS: Die Teilchen, die durch Abrieb erzeugt werden, auf der Oberfläche der Probe und der Abriebräder abgelagert wurden, stark. Daher ist es schwierig, die Teilchen abgerieben zu messen. Die zusätzliche Lufteinlass kann help, dieses Problem zu Teilchensuspension zu lösen. </li><li> Überprüfen Sie den Hintergrund Partikelkonzentration im Inneren der Kammer eine mittlere Partikelkonzentration für 1 h unter Verwendung von CPC unter 1 # / cc zu erreichen, wie in Figur 4 beschrieben. </li><li> Betreiben Sie die Probe Rotationsstufe des abrasor einen Schrittmotor verwenden, die die Probe Rotationsstufe bei 72 Umdrehungen pro Minute mit 1.000 Umdrehungen dreht. </li><li> Messen und notieren Sie die Freigabe Partikelanzahlkonzentration und die Partikelgrößenverteilung der CPC und OPC. HINWEIS: Die Teilchen aus den Nanokomposite freigesetzt werden suspendiert und durch die Luft getragen, das gepumpt wird. Diese suspendierten Partikel werden schließlich zum Auslaß nach dem Luftstrom transportiert werden. Die freigesetzten Teilchen werden dann durch den CPC und OPC am Auslaß der Kammer detektiert. Ein CPC und OPC werden am häufigsten zur Messung der Partikelkonzentration verwendet wird, während ein OPC auch die Partikelgrößenverteilung messen kann. </li><li> Sample die freigesetzten Partikel mit einem Partikel Sampler enthält Filtermedien oder ein TEM-Gitter verwenden. HINWEIS: Die Teilchen aus Nanokompositen durch Abrasion Bewegung zum Auslaß der Kammer nach dem Luftstrom freigegeben. Am Austritt der Kammer können die freigesetzten Teilchen mit einem Partikel Sampler gesampelt. Die freigesetzten Partikel auf Filtermedien oder einem TEM-Gitter gesammelt werden, können dann TEM oder SEM analysiert werden (Rasterelektronenmikroskopie). </li><li> Stoppen Sie die Messung und Probenahme, wenn die Partikelkonzentration unter 0,1% der Anzahl Konzentrationsspitze Teilchen erreicht. </li><li> Speichern Sie die alle Daten (CPC, OPC) und entfernen Sie alle Proben (Proben). </li><li> Verwenden Sie eine neue Probe und neue Abriebräder für jeden Test, und waschen Sie die Kammer und abrasor mit Kimwipes und IPA (Isopropylalkohol) nach jeder Abriebtest Wiederholbarkeit zu bestätigen. </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

Die kritischsten Schritte bei der nanorelease Test von Nanokompositmaterialien Durchführung eines Abriebtests unter Verwendung waren: 1) ein Kammersystem unter Verwendung von Edelstahl mit einem Neutralisationsmittel aus der elektrostatischen Ladung durch Abrieb erzeugt zu entfernen und die Ablagerung von Partikeln an den Kammerwänden zu verringern; 2) Zuführen von Zusatzluft bessere Partikelsuspension zur Verfügung zu stellen; und 3) das Abtasten der freigesetzten Partikel und Online-Überwachung ein CPC und OPC aus der Steckdose verwenden, die einen Mischer, bestehend aus drei Lochplatten enthalten. Die Abrasionstester wurde ursprünglich entwickelt , um Widerstand zu bewerten Abrieb basierend auf ISO 7784-1 oder ISO 5470-1 14-15. Abrasion Tester werden nun weit verbreitet Schleifprozesse zu simulieren und die Abriebfestigkeiten von Materialien und Beschichtungen untersuchen, und solche Abrieb Methoden modifiziert wurden 9-11 das Nanopartikel - Freisetzung aus Nanokomposit - Materialien zu untersuchen. Ein Abriebtest ist auch eine vondie Simulationsansätze in der EU NanoReg 2 enthalten. einem Abriebtest für Nanokomposit jedoch leitende Materialien ein konsistentes Nanopartikels Freisetzung, die schwierig aufgrund Teilchen als Ergebnis des Abriebs Laden und wenn die Partikel Abtastung in der Nähe des Emissionspunkts durchgeführt. Daher löst die vorgeschlagene Kammer für einen Abriebtest einstellen, diese Probleme durch die Teilchen zu neutralisieren und Probenahmestromabwärts der Kammer Auslass einen Mischer enthält, wodurch eine einheitliche Partikelfreisetzung von Nanokomposit-Proben zu erzielen. Mehrere Versuche sind bereits frei CNTs zu identifizieren veröffentlicht von Nanokomposit-Materialien hergestellt worden. Beispielsweise auf Epoxy-Basis Nanokomposite CNTs enthalten, wurden für die Freisetzung von Kohlenstoff-Nanoröhren unter Verwendung eines Abrieb Verfahren getestet. Als Ergebnis der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) Beobachtung zeigte die Emission von freistehenden Einzel CNTs und Agglomerate während Abrasion 16 </sup&gt;. Im Gegensatz dazu wurden keine freien oder gebündelte CNTs in elektronenmikroskopischen Untersuchungen von zwei verschiedenen Hybrid - CNT - Composites (CNT-Kohlenstoff - Verbund und CNT-Aluminiumoxid - Komposit) während eines Bearbeitungsvorgangs, wie Trocken- und Nassbandsägen und Drehschneiden 17 beobachtet. Inzwischen zeigte eine andere CNT-Epoxy - Nanokomposit - Studie , dass die mit vorstehenden CNTs und keine freien CNTs erzeugten Partikel während des Schleifens 18 meist Mikropartikel waren. Die aktuelle Studie von Nanokomposit-Abrieb fand auch keine Erzeugung von freien CNTs, wenn sie durch umfangreiche Elektronenmikroskopie ausgewertet. Abweichend werden die emittierten CNT Strukturen von vielen Faktoren abhängig unterscheiden, wie beispielsweise dem mechanischen Prozess, ein Verfahren zur Herstellung des Nanokomposit, eine Vielzahl von CNT und CNT-Gehalt in der Zusammensetzung, und Harz. Ein Kammersystem wurde bereits verwendet worden, um die nanorelease von anderen Produkten Nanomaterialien enthalten, zu bewerten. Beispielsweise das Risiko von Silbernano zu bewertenPartikelbelastung aus antibakterielle Sprays mit Silber - Nanopartikeln wurde eine Kammer erfolgreich zu simulieren Exposition gegenüber Silber - Nanopartikel 7 verwendet. Plus, die Schwierigkeiten bei der Durchführung von Expositionsbeurteilung Studien am Arbeitsplatz, Simulationsstudien beteiligt zu überwinden, wurden in einer Kammer durchgeführt, um das Ausmaß der Silber-Nanopartikel Exposition zu bewerten, wenn sie mit gedruckten elektronischen Geräten arbeiten Nano-Silber-Tinte. In diesem Fall wurden ein Kammersystem mit einer gedruckten elektronischen Vorrichtung und alle Probenahmeinstrumente beschrieben in diesem Dokument enthalten , gezeigt für die Simulation Silber - Nanopartikelbelichtungsbewertungsstudien 8 wirksam. Somit wird die vorgeschlagene Kammerverfahren Protokoll nicht nur auf Abriebtests beschränkt, sondern kann auch auf andere Simulationsstudien angewendet werden, um Nanopartikel-Freisetzung von Konsumgütern die Nanomaterialien enthalten oder Nanokomposite identifizieren. Daher wird, wenn zusammengenommen, indem das vorgeschlagene Protokollein Kammersystem kann die Sicherheit von Verbraucherprodukten Nanomaterialien enthalten, durch Simulation der Handhabung und Herstellungsprozesse vieler Produkte, die Nanomaterialien zu bewerten verwendet werden. Insbesondere die konsistente Ergebnisse aus der vorgeschlagenen Kammersystem in Bezug auf die Partikelfreisetzung von Produkten zur Beurteilung des Risikos einer Exposition gegenüber Nanomaterialien von Produkten freigesetzt werden dazu beitragen. Die Zukunft soll dieses Protokoll mit erweiterten Anwendung auf andere Nanokomposite oder Verbraucherprodukte Nanomaterialien zu charakterisieren, um Mensch und Umwelt Exposition durch Nanomaterial-Lebenszyklus und bieten ein Tool für die Risikobewertung zu standardisieren enthält.

Nanomaterial Exposition hat sich vor allem in Bezug zu Beschäftigten in den Betrieben untersuchten die Herstellung, Handhabung, Herstellung und Nanomaterialien Verpackung, während die Exposition der Verbraucher hat weitgehend nicht untersucht worden. Eine aktuelle Analyse der Umwelt- und Gesundheitsliteraturdatenbank vom Internationalen Rat für Nanotechnologie (ICON) erstellt auch darauf hingewiesen, dass die meisten Nanomaterial Sicherheitsforschung auf Gefahren konzentriert hat (83%) und der möglichen Exposition (16%), mit der Veröffentlichung von Nanokompositen, was nur die Exposition der Verbraucher, was 0,8% 1. Somit ist nur sehr wenig über die Exposition der Verbraucher gegenüber Nanomaterialien bekannt. Nanoparticle Mitteilung wurde verwendet in Simulationsstudien zur Abschätzung der Verbraucherexposition, einschließlich der Abrieb und Verwitterung von Nanokompositen, Waschen von Textilien oder Staubigkeit Testmethoden, wie zum Beispiel die rotierende Trommel Verfahren, Wirbel Schüttelmethode und andere Schüttler Methoden 2-3. Darüber hinaus mehrere internationaleVersuche, wie die ILSI (International Life Science Institute) nanorelease und EU NanoReg, wurden unternommen, Technologie zu entwickeln, um die Freisetzung von Nanomaterialien in Verbraucherprodukten verwendet zu verstehen. Die ILSI nanorelease Verbraucher im Jahr 2011 ins Leben gerufen Produkt einen lebenszyklusorientierten Ansatz in Nanomaterial Freisetzung von Konsumgütern darstellt, wo die Phase 1 Nanomaterial Auswahl beinhaltet, Phase 2 umfasst Bewertungsverfahren und die Phase 3 implementiert Laborvergleichsuntersuchungen. Mehrere Monographien und Veröffentlichungen über die Sicherheit von Nanomaterialien in Verbraucherprodukten haben auch 4-6 veröffentlicht. Inzwischen stellt NanoReg eine gemeinsame europäische Herangehensweise an die regulatorische Prüfung der hergestellten Nanomaterialien und bietet ein Programm von Methoden für den Einsatz in der Simulation von Verbraucherprodukten nanorelease Ansätze 2. ISO TC 229 auch relevanten Normen für die Verbrauchersicherheit zu entwickeln versucht, und eine neue einreichen Arbeitspositionsvorschlag für die Sicherheit der Verbraucher. Die OECD WPMN (working Partei auf Nanomaterialien), insbesondere SG8 (Lenkungsgruppe zur Expositionsbewertung und Expositionsminderung), führte kürzlich eine Studie über die Richtung der künftigen Arbeit, vor allem Verbraucher- und Umweltexpositionsabschätzung. Daher ist in Anbetracht dieser internationalen Aktivitäten startete die koreanischen Ministerien für Handel, Industrie und Energie ein mehrstufiger Projekt im Jahr 2013 konzentrierte sich auf die &quot;Entwicklung von Technologien für die Sicherheitsbewertung und Standardisierung von Nanomaterialien und Nanoprodukten&quot;. Darüber hinaus mehrere Verbraucher sicherheitsrelevante Studien Nanomaterial Freisetzung von Konsumgütern zu standardisieren haben auch 7-8 veröffentlicht. Ein Abriebtest ist eine der Simulationsansätze im ILSI enthalten nanorelease und NanoReg 2-3 für das Potenzial Emissionsniveau von Nanopartikeln aus verschiedenen kommerziellen Verbundprodukte zu bestimmen. Das Massengewichtsverlust wird auf der Differenz in der Probengewicht abgeleitet basierend vor und nach abrasIon mit einem abrasor. Die Nanokomposit-Probe mit einer konstanten Geschwindigkeit abgeschliffen wird, saugt ein Sampler das Aerosol auf, und die Partikel werden dann Geräte Partikelzählung analysiert, wie ein Kondensationspartikelzähler (CPC) oder optischer Partikelzähler (OPC), und auf einem TEM gesammelt (Transmissionselektronenmikroskopie) Gitter oder eine Membran für eine weitere visuelle Analyse. Einem Abriebtest für Nanokomposit jedoch leitende Materialien ein konsistentes Nanopartikels Freisetzung, die schwierig aufgrund Teilchen als Ergebnis des Abriebs Laden und wenn die Partikel Abtastung in der Nähe des Emissionspunkts 2-3, 9-11 durchgeführt. Dementsprechend stellt dieses Papier ein Kammersystem als eine neue Methode zur Nanomaterial Freisetzung im Fall von Abrieb von Nanokomposit-Materialien zu bewerten. Wenn mit anderen Abrieb und Simulationstests verglichen, sieht die vorgeschlagene Kammersystem konsistent Nanopartikels Freisetzungsdaten im Fall von Abrieb. Darüber hinaus ist diese neue Testmethodewurde in großem Umfang auf dem Gebiet der Innenraumluftqualität und Halb Verhalten der Industrie als Gesamtpartikelzahl - Zählverfahren 12, 13. Daher wird erwartet , dass das vorgeschlagene Verfahren entwickelt werden können , in ein standardisiertes Verfahren zum Testen von Nanopartikel - Freisetzung von Konsumgütern verwendet enthält , Nanomaterialien.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Foamex</td>
			<td>Taeyoung, R. of Korea</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MWCNT (multiwalled carbon nanotube) composite</td>
			<td>Hanwha, Incheon, R. of Korea</td>
			<td></td>
			<td>2% MWCNTs in low density polyethylene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Abrasion Paper</td>
			<td>Derfos, R. of Korea</td>
			<td>#100</td>
			<td>100 grit sand paper</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Condensation Particle Counter (CPC)</td>
			<td>TSI Inc, Shoreview, MN</td>
			<td>UCPC 3775</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical Paritcle Counter (OPC)</td>
			<td>Grimm, Ainring, Germany</td>
			<td>1.109</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mini Particle Sampler</td>
			<td>Ecomesure, Saclay, France</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quantifoil Holey Carbon Film</td>
			<td>TED PELLA Inc. USA</td>
			<td>1.2/1.3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter Holder</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>custom made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycarbonate Filter&#160;</td>
			<td>Millipore, USA</td>
			<td>CAT No. GTTP02500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soft X-ray Ionizer (Neutralizer)</td>
			<td>SUNJE, R. of Korea</td>
			<td>SXN-05U</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Field Emission-Scanning Electron Microscope (FE-SEM)</td>
			<td>Hitachi</td>
			<td>S-4300</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

testing of nanoparticle release from a composite containing nanomaterial using a chamber system

Mit der rasanten Entwicklung der Nanotechnologie als eine der wichtigsten Technologien des 21. Jahrhunderts das Interesse an der Sicherheit von Verbraucherprodukten die Nanomaterialien enthalten ist , nimmt ebenfalls zu . Die Bewertung der Nanomaterialien Freisetzung von Produkten Nanomaterialien enthalten, ist ein entscheidender Schritt in die Sicherheit dieser Produkte bewerten, und wurde in mehreren internationalen Bemühungen führten konsistente und zuverlässige Technologien zur Standardisierung der Bewertung von Nanomaterialien Freisetzung zu entwickeln. In dieser Studie wird die Freisetzung von Nanomaterialien aus Produkten mit Nanomaterialien bewertet eine Kammer-System, das ein Kondensationspartikelzähler, optische Partikelzähler und Probenentnahmeöffnungen Filterproben für die Elektronenmikroskopie-Analyse zu sammeln, umfasst. Die vorgeschlagene Kammersystem ist ein abrasor und scheibenartigen Nanokomposit-Materialproben getestet, um festzustellen, ob das Nanomaterial Freisetzung in einem akzeptablen Bereich wiederholbar und konsistent ist.Die Testergebnisse zeigen, dass die Gesamtzahl der Teilchen in jedem Test innerhalb von 20% vom Mittelwert nach mehreren Versuchen ist. Die Release-Trends sind ähnlich, und sie zeigen eine sehr gute Reproduzierbarkeit. Daher kann die vorgeschlagene Kammer-System effektiv für Nanomaterial Prüfung von Produkten verwendet werden, die Nanomaterialien enthalten.

Abriebtest Wiederholgenauigkeit Mit Kammersystem Die Gesamtpartikelzahl konsistent 8 Abriebtests waren, wie in Tabelle 3 gezeigt. Die CPC gemessen , um einen Mittelwert von 3,67 x10 9 Teilchen, während der OPC einen Durchschnitt von 1,98 x 10 9 Teilchen gezählt (&gt; 0,3 um). Die Abweichungen waren innerhalb von 20%, was eine gleichbleibende Freisetzung von Teilchen während der Abrieb dargestellt. Nanorelease von Nanokomposit Wie in Abbildung 5, Nanokomposite gezeigt enthält CNTs (Carbon Nanotubes) 0% und 2% zeigte einen Kreis 40 mm von der Mitte nach dem Abreiben entfernt. Nach dem Abrieb verloren die ursprünglichen Prüfkörper etwa 0,6 g (1,56%) (Tabelle 4). Der Nanokomposit-haltigen CNTs freigegeben 12,6% mehr Partikel than die Steuer composite, wie in Tabelle 5 gezeigt. Mehrere Mikrometer - Teilchen wurden auf dem Filter abgetastet, während ein TEM - Gitter verwendet wurde , um die nanoskaligen Teilchen abzutasten. Die meisten der Partikel wurden Teilchen durch Abrieb zerrissen und FE-SEM (Feldemissions - Rasterelektronenmikroskopie) zeigte keine freien CNT Strukturen aus dem Nanokomposit 2% CNTs in den Filterproben (6) oder Mini - Partikelprobennehmer Proben nach dem Abrieb enthält ( Abbildung 7). <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/54449/54449fig1.jpg" /> Abbildung 1. Nanorelease Prüfkammer Konfiguration. Diese Figur zeigt die Konfiguration des Abriebtests Kammersystem und die Kammer Spezifikationen sind in Tabelle 1 dargestellt. Partikelfreie Luft in die Kammer zu liefern, ein Kohlefilter in den Lufteinlaß eingeführt Zufluss Mantel Luft, während ein Mischer, bestehend aus drei perforated Platten wurde im Auslauf installierte eine gleichmäßig gemischte Partikelstrom zu erreichen. Für die Luftzirkulation in der Kammer ein Durchflussmessgerät und Gebläse wurden am Ende des Auslasses angebracht. Ein Kondensationspartikelzähler (CPC) und optischer Partikelzähler (OPC) wurden nach dem Mischer installiert , um die Partikelanzahlkonzentration und Partikelgrößenverteilung zu messen. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig1large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/54449/54449fig2.jpg" /> Abbildung 2. Platzierung von Neutralisator und abrasor. Partikel , die durch die Reibung von zwei verschiedenen Materialien sehr belastet. Somit werden die geladenen Teilchen zu reduzieren, wird ein Neutralisator (weiche Röntgenstrahlung Ionisator) installiert. Die Spezifikationen der Neutralisator in Ergänzung 1. Die Entsäuerung präsentiertr (weiche Röntgenstrahlung Ionisator) wurde entfernt 28 cm entfernt von der Mitte des Prüflings in einem Winkel von 45 °. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig2large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/54449/54449fig3.jpg" /> Abbildung 3. Konfiguration zusätzlicher Lufteinlass. (A) Vorderansicht (b) Draufsicht Für den Abriebtest, der abrasor wurde in der Mitte der Kammer. Bessere Suspension für die abgeschliffen Partikel aus der Testprobe freigesetzt Um ein zusätzlicher Luftstrom wurde mit Hilfe der mitgelieferten ein 1/8 &quot;Rohr liegt 15 mm oberhalb und 40 mm vom Zentrum des Prüflings. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier um ein</a> , <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig3large.jpg" target="_blank">um zu vergrößern Version dieser Figur.</a> Abbildung 4. Abriebtestverfahren. Vor dem Hauptexperiment, die Instrumente und Testproben wurden vorbereitet. Die Kammerhintergrundwerte, wie die VOC, Ozon und Staub, wurden überprüft, und dann wird die abrasor mit der Testprobe und Neutralisations wurden in die Kammer eingebracht. Für die Hauptprüfung, ein Null-Kontrolle wurde im Stand-by-Phase durch das Starten und Stoppen des Abriebs durchgeführt. Die Probenahme wurde während des Abriebtest durchgeführt. Nachdem die Testprobe zu entfernen, wurde die Kammer für die nächste Probe Test vorbereitet. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig4large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig4large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/54449/54449fig5.jpg" /> Abbildung 5. Typische Veränderung der Partikelanzahlkonzentration während Abriebtest. &lt;/ strong&gt; (a) Neutralisator aus; (B) Neutralisator auf. Diese Abbildung zeigt die typische Veränderung der Partikelanzahlkonzentration während der Abriebprüfung. Während Abrieb stieg die Partikelanzahlkonzentration, während nach dem Abrieb, verringerte sich die Partikelanzahlkonzentration. (A) ist das Neutralisationsmittel -Aus - Zustand, und (b) Neutralisationsmittel -on erhalten. An der Neutralisator-on erhalten, Partikelkonzentration höher war als der Aus-Bedingung. Dies liegt daran , die Neutralisator die Partikelwand Verlust verringern kann durch den geladenen Zustand der Partikel zu minimieren. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig5large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig5large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/54449/54449fig6.jpg" /> Abbildung 6. Nanokomposite mit 0% CNTs und 2% CNTs. </strong&gt; (A &amp; b) Nicht CNTs enthält; (C &amp; d) , die CNTs; (A &amp; c) vor Abrieb; (B &amp; d) nach dem Abrieb. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig6large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig6large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/54449/54449fig7.jpg" /> Abbildung 7 Particles abgetastete auf Filtermedien. Die Partikel aus dem Verbund gelöst durch Abrasion wurden auf dem Filter entnommen und analysiert durch FE-SEM. Die meisten der Partikel wurden Partikel durch Abrieb zerrissen und keine freien CNT - Strukturen beobachtet. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig7large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig7large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> Abbildung 8. Partikel auf TEM - Gitter abgetastet. Die Teilchen aus dem Nanokomposit durch Abrieb freigesetzt wurden auf dem TEM - Gitter abgetastet und analysiert durch FE-SEM. Die meisten der Partikel wurden Partikel durch Abrieb zerrissen und keine freien CNT - Strukturen beobachtet. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig8large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54449/54449fig8large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Maße </td><td> 1.000 mm x 1.000 mm x 1.000 mm (1 m 3), Edelstahl </td></tr><tr><td> Gebläse (mit HEPA - Filter) </td><td> 200 mm x 200 mm x 200 mm, 909 W </td></tr><tr><td> Drucksensor </td><td> Magnehelic, 0 ~ 100 mmH 2 O </td></tr><tr><td> Filter (Kammereinlass) </td><td> 320 mm x 320 mm x 400 mm, HEPA-Filter </td></tr><tr><td> Charcoal (Kammereinlass) </td><td> Dia. 90 mm x 260 mm </td></tr></tbody></table> Tabelle 1. Kammer Spezifikationen für Abriebtest. HEPA, High Efficiency Particulate Air. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Kammer </td><td> Belüftung </td><td> 50 lpm </td></tr><tr><td rowspan="4"> Abrasor </td><td> Prüfkörper </td><td> ⌀140 mm, 3 mm Dicke </td></tr><tr><td> Abriebräder </td><td> Schmirgelpapier (Körnung 100) (Marke neu) </td></tr><tr><td> Drehung </td><td> 72 Upm 1.000 Rotationen </td></tr><tr><td> Zusätzliche Luftdurchsatz (für Partikelsuspension) </td><td> 25 lpm </td></tr><tr><td> Neutralisator (weiche Röntgenstrahlung Ionisator) </td><td> Ort </td><td> 45 Grad, 28 cm (von der Mitte der Testprobe) </td></tr></tbody></table> Tabelle 2. Abriebtestbedingungen. LPM, Liter pro Minute; rpm Umdrehungen pro Minute. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td colspan="5"> A. CPC (Kondensationspartikelzähler) </td></tr><tr><td rowspan="2"></td><td colspan="4"> Gesamtpartikelzahl [# / cc] </td></tr><tr><td> Daten (x10 9) </td><td> Mittelwert ± SD (x10 9) </td><td> + 20% (x10 9) </td><td> -20% (X10 9) </td></tr><tr><td> Test # 1 </td><td> 2,86 </td><td rowspan="8"> 3,67 ± 0,7 </td><td rowspan="8"> 4.40 </td><td rowspan="8"> 2,94 </td></tr><tr><td> Test # 2 </td><td> 2,61 </td></tr><tr><td> Test # 3 </td><td> 3.50 </td></tr><tr><td> Test # 4 </td><td> 4,25 </td></tr><tr><td> Test # 5 </td><td> 3,87 </td></tr><tr><td> Test # 6 </td><td> 4.66 </td></tr><tr><td> Test # 7 </td><td> 3,47 </td></tr><tr><td> Test # 8 </td><td> 4.17 </td></tr><tr><td colspan="5"></td></tr><tr><td colspan="5"> B. OPC (Optical Particle Counter) </td></tr><tr><td rowspan="2"></td><td colspan="4"> Gesamtpartikelzahl [# / cc] </td></tr><tr><td> Daten (x10 9) </td><td> Mittelwert ± SD (x10 9) </td><td> + 20% (x10 9) </td><td> -20% (X10 9) </td></tr><tr><td> Test # 1 </td><td> 1.56 </td><td rowspan="8"> 1,98 ± 0,28 </td><td rowspan="8"> 2,38 </td><td rowspan="8"> 1,58 </td></tr><tr><td> Test # 2 </td><td>1.81 </td></tr><tr><td> Test # 3 </td><td> 1.82 </td></tr><tr><td> Test # 4 </td><td> 2.12 </td></tr><tr><td> Test # 5 </td><td> 2,05 </td></tr><tr><td> Test # 6 </td><td> 2,47 </td></tr><tr><td> Test # 7 </td><td> 1,86 </td></tr><tr><td> Test # 8 </td><td> 2.15 </td></tr></tbody></table> Tabelle 3. Gesamtpartikelzahl unter Verwendung von CPC und OPC in 8 Abriebtests gemessen. Die Daten als Mittelwert und Standardabweichung von 8 Tests vorgestellt werden. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td></td><td> Vor (g) </td><td> Nach (g) </td><td> Der Gewichtsverlust (g) = Vorher - Nachher </td><td> Gewichtsverlust, % </td></tr><tr><td> CNT (0%) </td><td> 38,6074 </td><td> 38,0032 </td><td> 0,6042 </td><td> 1.56</td></tr><tr><td> CNT (2%) </td><td> 39,5159 </td><td> 38,9001 </td><td> 0,6158 </td><td> 1.56 </td></tr></tbody></table> Tabelle 4. Gewichtsveränderungen für Nanokomposit - Proben , die CNTs vor und nach dem Abrieb. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td></td><td colspan="2"> Gesamtpartikelzahl (# / cc) </td><td colspan="2"> Difference (# / cc) = (Anzahl der Teilchen CNT 2%) - (Anzahl der Teilchen CNT 0%) </td></tr><tr><td></td><td> CPC (x 10 6) </td><td> OPC (x 10 6) </td><td> CPC (x 10 6) </td><td> OPC (x 10 5) </td></tr><tr><td> CNT (0%) </td><td> 8,74 </td><td> 8,37 </td><td rowspan="2"> 1,26 (12,6%) </td><td rowspan="2"> 1.6 (1,9%) </td></tr><tr><td> CNT (2%) </td><td> 10 </td><td> 8,53 </td></tr></tbody></table> Tabelle 5. Gesamtpartikelzahl von Nanokompositen nach Abriebtest freigegeben.

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Testing of Nanoparticle Release from a Composite Containing Nanomaterial Using a Chamber System

Nanoparticle release is tested using a chamber system that includes a condensation particle counter, an optical particle counter and sampling ports to collect filter samples for microscopy analysis. The proposed chamber system can be effectively used for nanomaterial release testing with a repeatable and consistent data range.

Prüfung von Nanoparticle Freisetzung aus einem Verbundstoff von Nanomaterialien ein Kammersystem verwenden

With the rapid development of nanotechnology as one of the most important technologies in the 21st century, interest in the safety of consumer products ...

testing-nanoparticle-release-from-composite-containing-nanomaterial

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

6.7K Aufrufe.  Hanyang University. Nanoparticle release is tested using a chamber system that includes a condensation particle counter, an optical particle counter and sampling ports to collect filter samples for microscopy analysis. The proposed chamber system can be effectively used for nanomaterial release testing with a repeatable and consistent data range.

Serie: Testing of Nanoparticle Release from a Composite Containing Nanomaterial Using a Chamber System

Characterization of Recombination Effects in a Liquid Ionization Chamber Used for the Dosimetry of a Radiosurgical Accelerator

Most modern radiation therapy devices allow the use of very small fields, either through beamlets in Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) or via stereotactic radiotherapy where positioning accuracy allows delivering very high doses per fraction in a small volume of the patient. Dosimetric measurements on medical accelerators are conventionally realized using air-filled ionization chambers. However, in small beams these are subject to nonnegligible perturbation effects. This study focuses on liquid ionization chambers, which offer advantages in terms of spatial resolution and low fluence perturbation. Ion recombination effects are investigated for the microLion detector (PTW) used with the Cyberknife system (Accuray). The method consists of performing a series of water tank measurements at different source-surface distances, and applying corrections to the liquid detector readings based on simultaneous gaseous detector measurements. This approach facilitates isolating the recombination effects arising from the high density of the liquid sensitive medium and obtaining correction factors to apply to the detector readings. The main difficulty resides in achieving a sufficient level of accuracy in the setup to be able to detect small changes in the chamber response.

A growing number of radiation therapy devices offer the advantage of delivering the dose through very small beams to the tumor, allowing for increased conformity and higher doses per fraction. Many different detectors can be used for the dosimetry of these small fields. In the present study, the effect of ion recombination is investigated for a liquid ionization chamber using a stereotactic radiation therapy system.

Charakterisierung der Rekombination Effekte in einer Flüssigkeit Ionisationskammer Wird für die Dosimetrie eines radiochirurgische Accelerator

Most modern radiation therapy devices allow the use of very small fields, either through beamlets in Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) or via ...

Forschung

Ingenieurwesen

Visible-light Induced Reduction of Graphene Oxide Using Plasmonic Nanoparticle

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using visible light irradiation with plasmonic nanoparticles. The plasmonic nanoparticle is used to improve the reduction efficiency of GO. It only takes 30 min&#160;at RT by illuminating the solutions with Xe-lamp, the r-GO solutions can be obtained by completely removing gold nanoparticles through simple centrifugation step. The spherical gold nanoparticles (AuNPs) as compared to the other nanostructures is the most suitable plasmonic nanostructure for r-GO preparation. The reduced graphene oxide prepared using visible light and AuNPs was equally qualitative as chemically reduced graphene oxide, which was supported by various analytical techniques such as UV-Vis spectroscopy, Raman spectroscopy, powder XRD and XPS. The reduced graphene oxide prepared with visible light shows excellent quenching properties over the fluorescent molecules modified on ssDNA and excellent fluorescence recovery for target DNA detection. The r-GO prepared by recycled AuNPs is found to be of same quality with that of chemically reduced r-GO. The use of visible light with plasmonic nanoparticle demonstrates the good alternative method for r-GO synthesis.

A simple protocol for the preparation of reduced graphene oxide using visible light and plasmonic nanoparticle is described.

Sichtbares Licht induzierte Reduktion von Graphenoxid Mit Plasmonische Nanopartikel

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using ...

Measurement of Scattering Nonlinearities from a Single Plasmonic Nanoparticle

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus have potential applications in nonlinear optics, which requires extraordinary optical intensity. One of the most studied nonlinearities in plasmonics is nonlinear absorption, including saturation and reverse saturation behaviors. Although scattering and absorption in nanoparticles are closely correlated by the Mie theory, there has been no report of nonlinearities in plasmonic scattering until very recently. 
Last year, not only saturation, but also reverse saturation of scattering in an isolated plasmonic particle was demonstrated for the first time. The results showed that saturable scattering exhibits clear wavelength dependence, which seems to be directly linked to the localized surface plasmon resonance (LSPR). Combined with the intensity-dependent measurements, the results suggest the possibility of a common mechanism underlying the nonlinear behaviors of scattering and absorption. These nonlinearities of scattering from a single gold nanosphere (GNS) are widely applicable, including in super-resolution microscopy and optical switches. 
In this paper, it is described in detail how to measure nonlinearity of scattering in a single GNP and how to employ the super-resolution technique to enhance the optical imaging resolution based on saturable scattering. This discovery features the first super-resolution microscopy based on nonlinear scattering, which is a novel non-bleaching contrast method that can achieve a resolution as low as l/8 and will potentially be useful in biomedicine and material studies.

Saturable and reverse saturable scattering were discovered in isolated plasmonic particles and adopted as a novel non-bleaching contrast method in super-resolution microscopy. Here the experimental procedures of detecting and extracting nonlinear scattering are explained in detail, as well as how to enhance resolution with the aid of saturated excitation microscopy.

Die Messung der Streunichtlinearitäten von einem Einzel Plasmonische Nanopartikel

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus ...

Ultrasonic Welding of Thermoplastic Composite Coupons for Mechanical Characterization of Welded Joints through Single Lap Shear Testing

This paper presents a novel straightforward method for ultrasonic welding of thermoplastic-composite coupons in optimum processing conditions. The ultrasonic welding process described in this paper is based on three main pillars. Firstly, flat energy directors are used for preferential heat generation at the joining interface during the welding process. A flat energy director is a neat thermoplastic resin film that is placed between the parts to be joined prior to the welding process and heats up preferentially owing to its lower compressive stiffness relative to the composite substrates. Consequently, flat energy directors provide a simple solution that does not require molding of resin protrusions on the surfaces of the composite substrates, as opposed to ultrasonic welding of unreinforced plastics. Secondly, the process data provided by the ultrasonic welder is used to rapidly define the optimum welding parameters for any thermoplastic composite material combination. Thirdly, displacement control is used in the welding process to ensure consistent quality of the welded joints. According to this method, thermoplastic-composite flat coupons are individually welded in a single lap configuration. Mechanical testing of the welded coupons allows determining the apparent lap shear strength of the joints, which is one of the properties most commonly used to quantify the strength of thermoplastic composite welded joints.

A straightforward procedure for ultrasonic welding of thermoplastic composite coupons for basic mechanical testing is described. Key characteristics of this ultrasonic welding process are the use of flat energy directors for simplified process preparation and the use of process data for the fast definition of optimum processing conditions.

Ultraschallschweißen von thermoplastischen Verbund Coupons für Mechanische Charakterisierung von Schweißverbindungen durch Einzelüberlappungsscherprüfung

This paper presents a novel straightforward method for ultrasonic welding of thermoplastic-composite coupons in optimum processing conditions. The ...

Advanced Compositional Analysis of Nanoparticle-polymer Composites Using Direct Fluorescence Imaging

The fabrication of polymer-nanoparticle composites is extremely important in the development of many functional materials. Identifying the precise composition of these materials is essential, especially in the design of surface catalysts, where the surface concentration of the active component determines the activity of the material. Antimicrobial materials which utilize nanoparticles are a particular focus of this technology. Recently swell encapsulation has emerged as a technique for inserting antimicrobial nanoparticles into a host polymer matrix. Swell encapsulation provides the advantage of localizing the incorporation to the external surfaces of materials, which act as the active sites of these materials. However, quantification of this nanoparticle uptake is challenging. Previous studies explore the link between antimicrobial activity and surface concentration of the active component, but this is not directly visualized. Here we show a reliable method to monitor the incorporation of nanoparticles into a polymer host matrix via swell encapsulation. We show that the surface concentration of CdSe/ZnS nanoparticles can be accurately visualized through cross-sectional fluorescence imaging. Using this method, we can quantify the uptake of nanoparticles via swell encapsulation and measure the surface concentration of encapsulated particles, which is key in optimizing the activity of functional materials.

Here we present a reliable method to monitor the incorporation of nanoparticles into a polymer host matrix via swell encapsulation. We show that the surface concentration of cadmium selenide quantum dots can be accurately visualized through cross-sectional fluorescence imaging.

Erweiterte Analyse der Zusammensetzung von Nanopartikel-Polymer Composites mittels direkter Fluoreszenz-Imaging

The fabrication of polymer-nanoparticle composites is extremely important in the development of many functional materials. Identifying the precise ...

A System to Create Stable Nanoparticle Aerosols from Nanopowders

Nanoparticle aerosols released from nanopowders in workplaces are associated with human exposure and health risks. We developed a novel system, requiring minimal amounts of test materials (min. 200 mg), for studying powder aerosolization behavior and aerosol properties. The aerosolization procedure follows the concept of the fluidized-bed process, but occurs in the modified volume of a V-shaped aerosol generator. The airborne particle number concentration is adjustable by controlling the air flow rate. The system supplied stable aerosol generation rates and particle size distributions over long periods (0.5-2 hr and possibly longer), which are important, for example, to study aerosol behavior, but also for toxicological studies. Strict adherence to the operating procedures during the aerosolization experiments ensures the generation of reproducible test results. The critical steps in the standard protocol are the preparation of the material and setup, and the aerosolization operations themselves. The system can be used for experiments requiring stable aerosol concentrations and may also be an alternative method for testing dustiness. The controlled aerosolization made possible with this setup occurs using energy inputs (may be characterized by aerosolization air velocity) that are within the ranges commonly found in occupational environments where nanomaterial powders are handled. This setup and its operating protocol are thus helpful for human exposure and risk assessment.

We designed and developed an effective nanopowder aerosolization setup and operating protocol. The system generated nanoparticle aerosols with stable number concentrations and size distributions for long durations, requiring only small quantities of test material (min. 200 mg).

Ein System zu schaffen Stabile Nanoparticle Aerosols aus Nanopulver

Nanoparticle aerosols released from nanopowders in workplaces are associated with human exposure and health risks. We developed a novel system, requiring ...

Plasmonic Trapping and Release of Nanoparticles in a Monitoring Environment

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few can observe immobilized particles. Moreover, a limited number of studies have experimentally measured the exertable forces on the particles. The designs can be classified as the protruding nanodisk type or the suppressed nanohole type. For the latter, microscopic observation is extremely challenging. In this paper, a new plasmonic tweezer system is introduced to monitor particles, both in directions parallel and orthogonal to the symmetric axis of a plasmonic nanohole structure. This feature enables us to observe the movement of each particle near the rim of the nanohole. Furthermore, we can quantitatively estimate the maximal trapping forces using a new fluidic channel.

A microchip fabrication process that incorporates plasmonic tweezers is presented here. The microchip enables the imaging of a trapped particle to measure maximal trapping forces.

Plasmonische Trapping und Freisetzung von Nanopartikeln in einer Monitoring-Umgebung

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few ...

Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering thermal wave fields that are disturbed by the defect. This effect is measured and used to locate the defect. We form the destructively interfering wave fields by using a modified projector. The original light engine of the projector is replaced with a fiber-coupled high-power diode laser. Its beam is shaped and aligned to the projector&#39;s spatial light modulator and optimized for optimal optical throughput and homogeneous projection by first characterizing the beam profile, and, second, correcting it mechanically and numerically. A high-performance infrared (IR) camera is set up according to the tight geometrical situation (including corrections of the geometrical image distortions) and the requirement to detect weak temperature oscillations at the sample surface. Data acquisition can be performed once a synchronization between the individual thermal wave field sources, the scanning stage, and the IR camera is established by using a dedicated experimental setup which needs to be tuned to the specific material being investigated. During data post-processing, the relevant information on the presence of a defect below the surface of the sample is extracted. It is retrieved from the oscillating part of the acquired thermal radiation coming from the so-called depletion line of the sample surface. The exact location of the defect is deduced from the analysis of the spatial-temporal shape of these oscillations in a final step. The method is reference-free and very sensitive to changes within the thermal wave field. So far, the method has been tested with steel samples but is applicable to different materials as well, in particular to temperature sensitive materials.

This method aims at locating vertical subsurface defects. Here, we couple a laser with a spatial light modulator and trigger its video input to heat a sample surface deterministically with two anti-phased modulated lines while acquiring highly resolved thermal images. The defect position is retrieved from evaluating thermal wave interference minima.

Untergrundfehler-Lokalisierung durch strukturierte Erwärmung mittels laserprojektierter photothermischer Thermografie

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering ...

Experimental Implementation of a New Composite Fabrication Method: Exposing Bare Fibers on the Composite Surface by the Soft Layer Method

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional component that should have high electrical conductivity, high mechanical properties, and high productivity.
In this regard, a carbon fiber/epoxy resin composite can be an ideal material to replace the conventional graphite bipolar plate, which often leads to the catastrophic failure of the entire system because of its inherent brittleness. Though the carbon/epoxy composite has high mechanical properties and is easy to manufacture, the electrical conductivity in the through-thickness direction is poor because of the resin-rich layer that forms on its surface. Therefore, an expanded graphite coating was adopted to solve the electrical conductivity issue. However, the expanded graphite coating not only increases the manufacturing costs but also has poor mechanical properties.
In this study, a method to expose fibers on the composite surface is demonstrated. There are currently many methods that can expose fibers by surface treatment after the fabrication of the composite. This new method, however, does not require surface treatment because the fibers are exposed during the manufacture of the composite. By exposing bare carbon fibers on the surface, the electrical conductivity and mechanical strength of the composite are increased drastically.

A protocol to expose bare fibers on the composite surface by eliminating resin rich area is presented. The fibers are exposed during fabrication of the composites, not by the post surface treatment. The exposed carbon composites exhibit high electrical conductivity in the through-thickness direction and high mechanical property.

Experimentelle Umsetzung einer neuen Composite Fertigung-Methode: Verfügbarmachen nackten Fasern auf die zusammengesetzte Fläche durch die weiche Schicht-Methode

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional ...

A 3D-printed Chamber for Organic Optoelectronic Device Degradation Testing

In this manuscript, we outline the manufacture of a small, portable, easy-to-use atmospheric chamber for organic and perovskite optoelectronic devices, using 3D-printing. As these types of devices are sensitive to moisture and oxygen, such a chamber can aid researchers in characterizing the electronic and stability properties. The chamber is intended to be used as a temporary, reusable, and stable environment with controlled properties (including humidity, gas introduction, and temperature). It can be used to protect air-sensitive materials or to expose them to contaminants in a controlled way for degradation studies. To characterize the properties of the chamber, we outline a simple procedure to determine the water vapor transmission rate (WVTR) using relative humidity as measured by a standard humidity sensor. This standard operating procedure, using a 50% infill density of polylactic acid (PLA), results in a chamber that can be used for weeks without any significant loss of device properties. The versatility and ease of use of the chamber allows it to be adapted to any characterization condition that requires a compact-controlled atmosphere.

Here, we present a protocol for the design, manufacture, and use of a simple, versatile 3D-printed and controlled atmospheric chamber for the optical and electrical characterization of air-sensitive organic optoelectronic devices.

Ein 3D-gedruckten Kammer für organische opto-elektronischen Gerät Abbau testen

In this manuscript, we outline the manufacture of a small, portable, easy-to-use atmospheric chamber for organic and perovskite optoelectronic devices, ...