The authors gratefully acknowledge financial support from the Belgian Federal government (Belspo through the IAP VI/27 and IAP-7/05 programs), the European Union's Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013 under grant agreement no. 310651 SACS), the Flemish government in the form of long-term structural funding "Methusalem" grant METH/08/04 CASAS, the "Strategisch Initiatief Materialen" SoPPoM program, and the Fund for Scientific Research Flanders (FWO) grant G.0349.12. W.B. gratefully acknowledge the chemistry department of the KU Leuven for a FLOF-scholarship. The authors thank UOP Antwerp for the kind donation of zeolite samples and the mechanical workshop of the KU Leuven for helping with the design and construction of the heating/vacuum cell used in this study.

Dikkat: Bu raporda kullanılan kimyasallar ve reaktifler uygun güvenlik korumaları (laboratuvar mont, eldiven, koruyucu gözlük, duman davlumbaz) kullanılarak dikkatli bir şekilde ele alındı. Bu çalışma mikro gözenekli inorganik maddelerden nedenle özel dikkat yeterli toz koruma (toz maskeleri) kullanımına yöneliktir edildi (1 ila 5 mikron arasında değişen boyutları ile zeolitler), manipülasyonu ile ilgilenir. Biz doğru manipülasyon ve / veya atık bertarafı için kullanmadan önce bu işte çalıştırılamaz kimyasallar ve reaktiflerin ilgili malzeme güvenlik veri (MSDS) istişare öneriyoruz. 1. Zeolit ​​Tedavi öncesi <ol><li> Isı için ön işlem NOT: organik safsızlıklar olarak kirleri çıkarmak için kullanmadan önce zeolit ​​malzemeleri Ön tedavi, o gümüş küme oluşumu ve lüminesans engel olabilir. <ol><li> Ticari LTA (Na) zeolitlerin 10 g tartılır ve depo (ticari LTA zeolitler karşı dengeleme kendi çerçeveleri içinde iyonları gibi sodyum içeren)Bir porselen tepsi üzerinde homojen olarak oturmak. </li><li> zeolit ​​yapısı zarar görmesini önlemek için, 80 ° C ve 110 ° C de 1 saat arayla 5 ° C / dk&#39;lık bir sıcaklık rampası ile 450 ° C &#39;de, bir mufl fırın içerisinde gece boyunca zeolit ​​tozu ısıtın. </li><li> Fırından zeolit ​​malzemesini çıkarın ve çevre koşulları altında oda sıcaklığına kadar soğumasını bekleyin. </li></ol></li><li> Bu partikül büyüklüğündeki zeolitler seçimi Not: Bu, homojen bir film oluşturulması için gerekli olan başlangıç ​​malzemeleri Zeolit ​​daha homojen bir tanecik boyut dağılımı oluşturur. Bu adım, genellikle endüstriyel olarak üretilen zeolitler mevcut olan şekilsiz geniş parçacıklar kaldırır. <ol><li> Ticari LTA (Na), 10 g tartın ve deiyonize su ile 1 L&#39;lik asın. </li><li> kuvvetli bir şekilde elle süspansiyon, her 10 dakikada bir çalkalama, 1 saat süre ile süspansiyon sonikasyon. </li><li> 30 dakika için bir Kıvam silindir (1 L) içine süspansiyon dökün. boyutu daha küçük 10 mikron parçacıklarsüspansiyonda kalması fakat daha büyük parçacıklar hızlandırabilir. </li><li> süspansiyonu süzün ve bir Buchner hunisi kullanılarak süzme ile toz geri. deiyonize su ile kurtarıldı tozu elde üç kez yıkayın. </li><li> Adım 1.1.2 de açıklandığı gibi ısı tozu davranın. </li></ol></li></ol> Lüminesans LTA (Na) -ag Zeolit ​​Kompozitlerin 2. Hazırlık <ol><li> Işıklı gümüş sentezi referans malzemesi olarak LTA zeolit ​​[LTA (Na) -ag] alışverişinde <ol><li> 250 ml&#39;lik bir yüksek yoğunluklu polipropilen (HDPE) şişe içinde deiyonize su, 200 ml gümüş nitrat 74.8 mg çözülür. </li><li> ön işlemden LTA (Na) numunenin 1 g tartılır ve gümüş nitrat çözeltisi içinde askıya. </li><li> Oda sıcaklığında bir uç aşırı uç çalkalayıcı fırına gece boyunca ajite HDPE şişeye bırakın. </li><li> bir Buchner hunisi kullanılarak süspansiyon filtre edilir ve deiyonize su ile zeolit ​​tozu 3 kez yıkayın. </li><li> 45 ° C&#39;de bir etüvde geri toz IsıAşama 1.1.2 tarif edilenle aynı prosedür kullanılarak, 0 ° C. </li><li> örnek soğumaya ve kontrollü nem (% 98 bağıl nem) ile bir desikatörde yerleştirin. Desikatörde içinde doymuş potasyum sülfat çözeltisi koyarak bağıl nem kontrol edin. 15 </li><li> Bir spektrofotometreyi yanı sıra dış kuantum verimini kullanılarak (farklı dalga boylarında) Numunelerin eksitasyon ve emisyon spektrumlarına ölçün. <ol><li> 1 mm yol kuartz küvet içinde numunesinin iki boyutlu uyarım emisyonu araziler ölçün. 5 mil adımları ve 0.1 saniyelik bir bekleme süresi ile 800 nm emisyon dalga boyu kadar üzerinde 30 nm başlangıç ​​emisyon spektrumları toplayın. </li><li> lamba yoğunluğu ve ham verilere emisyon yolunun dalga boyu bağımlı tespiti için cihaz yazılımını kullanarak düzeltmeleri uygulayın. Ayrıca, iki boyutlu parsellerde ikinci dereceden zirveleri önlemek için uzun bir pas filtre kullanın. </li><li> Kuantum effici gerçekleştirinspektroflorometre bağlı bir birleşik küre kullanarak Ensi ölçümleri. 16 Kayıt 240 nm 4 referans dalgaboyu olarak 260 nm kullanılarak ve ardından cihaz yazılımı kullanarak kuantum verimliliği hesaplamak zeolit numune ve BASO hem 600 nm emisyon taraması. </li></ol></li></ol></li></ol> Lüminesans [LTA (Li) -ag] Zeolit ​​Kompozitlerin 3. hazırlanması <ol><li> kısmen değişebilir lityum LTA zeolit ​​N- [LTA (Li)] Not: Prosedür Yahiro ve işbirlikçileri tarafından rapordan uyarlanmıştır kısmen takas LTA (Li) zeolitlerin imalatı takip 17. <ol><li> 2.5 L iyonu giderilmiş su içinde 17.2 g lityum nitrat çözülür. </li><li> 1 L HDPE balona lityum nitrat çözeltisi 0.5 L dökün. </li><li> ön işlemden LTA (Na) zeolit ​​3 g tartılır ve lityum nitrat çözeltisini ihtiva eden HDPE şişe içinde asın. </li><li> bir uç-o kullanarak şişeyi çalkalayınOda sıcaklığı gece boyunca ver uç sarsıcı fırın. </li><li> bir Buchner hunisi kullanılarak süspansiyon filtre edilir ve deiyonize su ile geri tozu 3 kez yıkayın. </li><li> lityum değişimi gerçekleştirmek <ol><li> Filtrasyon aşama (3.1.5) elde toz içeren 1 L&#39;lik bir HDPE şişeye taze lityum nitrat çözeltisi (3.1.1), 0.5 L ilave edin. </li><li> Tekrarlayın 3.1.4 ve 3.1.5 adımları. </li><li> Tekrarlayın 3.1.6.1 ve 3.1.6.2 başka 4 kez yineleyin. </li></ol></li><li> zeolit ​​tozu elde etmek ve bu gece boyunca 80 ° C ve 110 ° C de 1 saat arayla 5 ° C / dk&#39;lık bir sıcaklık rampası ile 450 ° C &#39;de, bir mufl fırın içinde ısı. </li></ol></li><li> Işıklı sentezi [LTA (Li) -ag] zeolitler <ol><li> 250 ml HDPE şişe kullanarak su deiyonize 200 ml 74,8 mg gümüş nitrat eritin. </li><li> Kısmen alışverişinde lityum LTA zeolit ​​[LTA (Li)] 1 g tartılır ve gümüş nitrat çözeltisi (3.2.1) &#39;de asın. </li><li> HDPE fl karıştırıngece boyunca, oda sıcaklığında bir uç aşırı uç çalkalayıcı fırın kullanarak sorun. </li><li> bir Buchner hunisi kullanılarak süspansiyon filtre edilir ve deiyonize su ile geri zeolit ​​tozu 3 kez yıkayın. </li><li> gece boyunca 80 ° C ve 110 ° C de 1 saat arayla 5 ° C / dk&#39;lık bir sıcaklık rampası ile 450 ° C &#39;de, bir mufl fırın tozu ısıyla işlem görmesi. </li><li> (% 98 bağıl nem) içinde doymuş potasyum sülfat çözeltisi içeren bir desikatörde kullanarak kontrollü nem koşullarında örnek serinleyin. 15 </li><li> Aşama 2.1.7&#39;de tarif edilen prosedür takip örneklerin eksitasyon ve emisyon spektrumlarına yanı sıra dış kuantum verimini ölçün. </li><li> 1 Kısaca. Farklı sıcaklıklarda numunedeki su içeriğini belirlemek için termogravimetrik analizi (TGA), gerçekleştirme platin örneği üzerindeki şekilde hazırlanan numune 30 ila 50 mg koyun ve TGA cihazın içine yükleyin. 50 ile ölçülen ağırlık kaybını ölçmek° C, 600 ° C ye kadar bir azot akışı (90 mL / dakika) ile 5 ° C / dk&#39;lık bir ısıtma hızı kullanılmıştır. </li></ol></li></ol> Nem Algılama Uygulamaları için LTA (Li) -ag / Polietilenimin (PEI) Kompozit Tevdi Film 4. Fabrikasyon Not: Bu raporda kullanılan birikim prosedürü değiştirilmiş ve referans 18 uyarlanmıştır. <ol><li> LTA (Li) -ag koloidal süspansiyon hazırlanması. <ol><li> iyonu giderilmiş su ile, 100 ml ticari ağırlıkça% 50 PEI solüsyonu 1 ml seyreltilir. </li><li> lüminesan LTA (Li) -ag madde 250 mg tartılır. </li><li> 125 ml HDPE şişede birlikte zeolit ​​ve PEI çözüm karıştırın ve şiddetle süspansiyon sallayın. </li><li> Homojen bir süspansiyon elde etmek için, oda sıcaklığında gece boyunca 40 kHz sonikatör banyosunda şişe yerleştirin. </li><li> Bir sprey şişesinin içine LTA (Li) -ag / PEI süspansiyon dökün. </li></ol></li><li> Sensör prot için bir kuvars tabağa bir LTA (Li) -ag / PEI filminin Biriktirmekaryotip üretimi. <ol><li> önceki film birikimi için, ardışık olarak, iyonu giderilmiş su ve aseton ile yıkama ile kuvars plaka temizleyin. 1 saat boyunca 80 ° C&#39;de bir fırın içinde temiz tabaklara kurutun. </li><li> yaklaşık 20 cm&#39;lik bir mesafeden üç kez (3 san her zaman) bir alüminyum folyo temiz bir sayfa üzerinde yatay olarak kuvars plaka yerleştirilmesi ve püskürtme ile, bir tarafta kaplamaz kuvars plaka püskürtün. 30 dakika için 50 ° C&#39;da bir kurutma fırını içine kaplı plaka koyun. </li><li> Film üniforma kadar adımı yineleyin başka 4 kez 4.2.2. </li></ol></li><li> Sensör prototip hidrasyon / dehidrasyon. <ol><li> Bir in-house ısıtma / vakum hücresinin numune bölmesine kaplı kuvars plaka koyun. 5 </li><li> Kaplı plaka üzerine bir lastik halka ile bir arada temiz kuvars plaka yerleştirerek hücrenin örnek odasına yakın ve Şekil 2&#39;de gösterildiği gibi bir teflon stoper, ve vidalar kullanılarak hücre mühür. </li><li> Bizi yüksek vakum uygulayınsırayla hücre gecede, 10 -3 mbar altında bir basınç ing örnek kurutmak için. </li><li> Görme UV lamba kullanılarak yatırılan filmin (görünür bölgede) emisyon renk değişiklikleri izlemek. </li><li> UV lambası kullanarak filmin rehidrasyon üzerine, görünür bölgede, emisyon renk değişiklikleri izlemek için örnek odasına açın. </li><li> LTA (Li) -ag / PEI filmin geri dönüşlülüğünü test etmek için 4.3.5 adım 4.3.2 başlayarak döngüsü birden çok kez tekrarlayın. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>De Cremer, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+Fluorescence+in+Heat-Treated+Silver-Exchanged+Zeolites.">Characterization of Fluorescence in Heat-Treated Silver-Exchanged Zeolites.</a> J. Am. Chem. Soc. 131, 3049-3056 (2009).</li><li>De Cremer, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+Encoding+of+Silver+Zeolite+Microcarriers.">Optical Encoding of Silver Zeolite Microcarriers.</a> Adv. Mater. 22, 957-960 (2010).</li><li>Coutino-Gonzalez, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=X-ray+Irradiation-Induced+Formation+of+Luminescent+Silver+Clusters+in+Nanoporous+Matrices.">X-ray Irradiation-Induced Formation of Luminescent Silver Clusters in Nanoporous Matrices.</a> Chem. Commun. 50, 1350-1352 (2014).</li><li>De Cremer, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Situ+Observation+of+the+Emission+Characteristics+of+Zeolite-Hosted+Silver+Species+During+Heat+Treatment.">In Situ Observation of the Emission Characteristics of Zeolite-Hosted Silver Species During Heat Treatment.</a> ChemPhysChem. 11, 1627-1631 (2010).</li><li>Coutino-Gonzalez, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermally+Activated+LTA(Li)-Ag+Zeolites+with+Water-Responsive+Photoluminescence+Properties.">Thermally Activated LTA(Li)-Ag Zeolites with Water-Responsive Photoluminescence Properties.</a> J. Mater. Chem. C. 3, 11857-11867 (2015).</li><li>Seifert, R., Kunzmann, A., Calzaferri, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Yellow+Color+of+Silver-Containing+Zeolite.">The Yellow Color of Silver-Containing Zeolite.</a> A. Angew. Chem. Int. Ed. 37, 1522-1524 (1998).</li><li>Seifert, R., Calzaferri, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colors+of+Ag+-Exchanged+Zeolite+A.">Colors of Ag+-Exchanged Zeolite A.</a> J. Phys. Chem. A. 104, 7473-7483 (2000).</li><li>Sazama, P., Jirglova, H., Dedecek, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ag-ZSM-5+Zeolite+as+High-Temperature+Water-Vapor+Sensor+Material.">Ag-ZSM-5 Zeolite as High-Temperature Water-Vapor Sensor Material.</a> Mat. Lett. 62, 4239-4241 (2008).</li><li>Zheng, Y., Li, X., Dutta, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploitation+of+Unique+Properties+of+Zeolites+in+the+Development+of+Gas+Sensors.">Exploitation of Unique Properties of Zeolites in the Development of Gas Sensors.</a> Sensors. 12, 5170-5194 (2012).</li><li>Sun, T., Seff, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silver+Clusters+and+Chemistry+in+Zeolites.">Silver Clusters and Chemistry in Zeolites.</a> Chem. Rev. 94, 857-870 (1994).</li><li>Yu, Y., Ma, J. P., Dong, Y. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Luminescent+Humidity+Sensors+Based+on+Porous+Ln3+-MOFs.">Luminescent Humidity Sensors Based on Porous Ln3+-MOFs.</a> Cryst. Eng. Comm. 14, 7157-7160 (2012).</li><li>Qi, H., Mader, E., Liu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unique+Water+Sensors+Based+on+.">Unique Water Sensors Based on .</a> Sensor. Actuat. B-Chem. 185, 225-230 (2013).</li><li>Basabe-Desmonts, L., Reinhoudt, D. N., Crego-Calama, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+Fluorescent+Materials+for+Chemical+Sensing.">Design of Fluorescent Materials for Chemical Sensing.</a> Chem. Soc. Rev. 36, 993-1017 (2007).</li><li>Yamazoe, N., Shimzu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Humidity+Sensors+-+Principles+and+Applications.">Humidity Sensors - Principles and Applications.</a> Sensor. Actuator. 10, 379-398 (1986).</li><li>International Organization of Legal Metrology. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Scale of Relative Humidity of Air Certified Against Saturated Salt Solutions. , (1996).</li><li>Coutino-Gonzalez, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+and+Optimization+of+the+Luminescent+External+Quantum+Efficiency+of+Silver-Clusters+Zeolite+Composites.">Determination and Optimization of the Luminescent External Quantum Efficiency of Silver-Clusters Zeolite Composites.</a> J. Phys. Chem. C. 117, 6998-7004 (2013).</li><li>Yahiro, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EPR+Study+on+NO+Introduced+into+Lithium+Ion-Exchanged+LTA+Zeolites.">EPR Study on NO Introduced into Lithium Ion-Exchanged LTA Zeolites.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 4, 4255-4259 (2002).</li><li>Shelyakina, M. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+Zeolite+Influence+on+Analytical+Characteristics+of+Urea+Biosensor+Based+on+Ion-Selective+Field-Effect+Transistors.">Study of Zeolite Influence on Analytical Characteristics of Urea Biosensor Based on Ion-Selective Field-Effect Transistors.</a> Nanoscale Res. Lett. 9, 124 (2014).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

A simple device to demonstrate the proof of concept of using LTA(Li)-Ag as a luminescence based humidity sensor was produced by spray coating the LTA(Li)-Ag powder suspended in a PEI solution onto a quartz plate. The PEI solution produces a polymer layer with homogenous thickness when the water is evaporated. The polymer-zeolite composite layer displays similar luminescent properties as that of the zeolite in powder form. The PEI/LTA(Li)-Ag zeolite composite displays the expected water-responsive luminescent properties, whose emission color changes upon variations in the water content present in the composite at relatively low humidity scale. 
Replacing Na with Li ions in LTA zeolites (calculated exchange rate 33%) has a notable impact on the self-assembly and stabilization of luminescent silver clusters in the LTA(Li) scaffolds leading to unique optical properties. The EQE of LTA(Li)-Ag as compared to LTA(Na)-Ag samples is enhanced by more than one order of magnitude. Moreover, the emission colors displayed by the LTA(Li)-Ag samples have a water-dependence, providing a potential application of the samples as luminescence based humidity sensors. 
We have thus demonstrated an easy method to fabricate a luminescent film-like humidity sensor through which changes in hydration levels can be visually monitored simply by using a UV lamp. The availability of the raw materials, the direct visualization of the color changes correlated with humidity content, the photo-stability of the films, and the relative ease of fabricating cost-effective devices make these luminescent materials potential candidates to compete with state-of-the-art humidity sensors based upon electrical responses. The procedure described in this report could also be applied and extended to different substrates, at different micro and macro scales, to make the sensor more flexible. Additionally, several critical steps during the fabrication of Ag-zeolites, which play an important role in determining the final optical properties of such materials, were discussed in this protocol. For instance, the pre-cleaning of the raw zeolite material leads to the removal of optical and chemical impurities, as well as to homogenous zeolite crystal size distribution. This is crucial for the incorporation of zeolites into functional devices. One limitation of the present methodology is the restriction on the use of thin film sensors beyond 75 &#176;C. This is mainly due to the decomposition of the PEI polymer, rather than to the degradation of the LTA(Li)-Ag zeolites, which can withstand up to 500 &#176;C. The use of heat-resistant polymers, such as polyvinyl alcohol, could expand the temperature range up to 200 &#176;C. We expect that further investigations will be directed to the development of methodologies for the synthesis of nanostructured Ag-zeolite composites with (multi)functional properties and finally to the design of advanced sensor prototypes.

Kapalı zeolit matrisler kendine meclis tarafından oluşturulan küçük alt nanometre oligoatomic gümüş kümeleri benzersiz optik özelliklerini görüntülemek. 1-5 tür gümüş zeolit kompozit yüksek kimyasal ve fotoğraf istikrar var. Ancak, bunların fotolüminesans özellikleri gümüş kümelerinin yerel ortama son derece bağlıdır. gümüş zeolit ​​kompozit optik özelliklerini etkileyebilir çevresel koşullar iç ve dış özellikleri ayrılabilir. Içsel özellikleri zeolit topolojisi, karşı dengeleme iyonları Çeşidi ve gümüş yükleme ile ilgilidir. 1 Diğer taraftan, ikincil özellikler bu bölgesindeki adzorbatlar ya da su moleküllerinin varlığı gibi sentez sonrasında değişikliklere ilişkilidir zeolit boşluklar. 3,4 ikincisi özellikleri gümüş zeolit ile görüşmek optik böyle zeolit iskele 6-8 içinde nem varyasyonları gibi dış uyaranlara, cevap yeteneğini kompozit </sup&gt; ya belirlenen gazların varlığı; Bu nedenle, su buharı ve gaz sensörleri olarak kullanımı önerilmektedir. 9,10 Yeni bir çalışmada, neme Ag-zeolitlerin optik cevap sadece emisyon emilmesi veya su verme değişikliklere değil, aynı zamanda su içeriği ile ilgili olarak farklı emisyon renk görünümünü korelasyon olduğunu göstermiştir. 5 sabitleme kısmen Li LTA zeolitler sırasıyla susuz ve hidratlı örneklerinde yeşil / sarı emisyon mavi bir dinamik renk değişimi yansıdı bağıl nem oranı düşük ölçekte değişen bir nem duyarlı malzemenin oluşumuna yol açan alışverişinde gümüş kümelerin . Bu nedenle, lüminesans dayalı nem sensörleri olarak bu malzemelerin kullanımı önerilmiştir. Bugüne kadar, bu elektrolitler, seramikler, polimerler, ve nano yapılı kompozit malzemeler gibi malzemelerin farklı nem b değişiklikleri izleme önerilmiştirelektriksel ve optik yanıtları ASED. 11,12 Bu detaylı protokolde nem sensörleri gibi LTA (Li) -ag zeolitlerin uygulaması için ve daha fazla prototip gelişmeler için bir proof-of-concept göstermek hedefliyoruz. LTA (Li) -ag zeolitlerin çok yönlülüğü nedeniyle farklı yüzeylerde dahil edilecek potansiyel ölçeklenebilirlik ve maliyet-etkin üretim, prototip tasarımı kolaylaştırdı olabilir. 13 Bu sensörler gibi gibi farklı sanayi sektörlerinde, potansiyel uygulanabilirliği olabilir tarım, yanı sıra otomobil ve kağıt endüstrisi. 14

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="833">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:268px;">LTA(Na) zeolite</td>
			<td style="width:169px;">UOP</td>
			<td style="width:167px;">Molsiv adsorbent 4A</td>
			<td style="width:229px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Silver nitrate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>209139</td>
			<td>&#8805;99,0%</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Lithium nitrate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>62574</td>
			<td>&#8805;99,0%, calc. on dry substances</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Polyethyleneimine solution</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>3880</td>
			<td>~50% H2O</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Scanning electron microscope (SEM)</td>
			<td>JEOL</td>
			<td>JSM-6010LV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Thermogravimetric analyzer</td>
			<td>TA instruments</td>
			<td>Q500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Spectrofluorimeter</td>
			<td>Edinburgh instruments</td>
			<td>FLS980-s</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Integrating sphere</td>
			<td>Labsphere</td>
			<td>4P-GPS-033-SL</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

nanostructured ag-zeolite composites as luminescence-based humidity sensors

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high external quantum efficiencies (EQE) and spans the whole visible spectrum. It has been recently reported that the UV excited luminescence of partially Li-exchanged sodium Linde type A zeolites [LTA(Na)] containing luminescent silver clusters can be controlled by adjusting the water content of the zeolite. These samples showed a dynamic change in their emission color from blue to green and yellow upon an increase of the hydration level of the zeolite, showing the great potential that these materials can have as luminescence-based humidity sensors at the macro and micro scale. Here, we describe the detailed procedure to fabricate a humidity sensor prototype using silver-exchanged zeolite composites. The sensor is produced by suspending the luminescent Ag-zeolites in an aqueous solution of polyethylenimine (PEI) to subsequently deposit a film of the material onto a quartz plate. The coated plate is subjected to several hydration/dehydration cycles to show the functionality of the sensing film.

LTp-Ag zeolit ​​SEM mikro katyon değişim ve ısı-işleme aşamasından sonra kaydedildi. Daha sonra Fotolüminesans iki boyutlu (2D) uyarım / emisyon araziler hidratlanmış LTA (Na) -ag LTA (Li) -ag zeolitler de (Şekil 1) her ikisi için de ölçüldü. Ag kimyasal kompozisyonunu belirlemek için zeolitler alışverişinde ilgili Element analizi XPS tarafından gerçekleştirilmiştir. Analiz LTA (Na) ve LTA (Li) zeolitler gümüş değişim, sırasıyla 19.6 ağırlıkça% 21.5 ila% gümüş bir ağırlık yüzdesi ile çok yakın olduğunu göstermektedir. ağırlık yüzdesi fark Li atomunun alt atom ağırlığına atfedilen olabilir. Ayrıca element analizi da Li değişiminden sonra Na% 33 yerine olduğunu göstermiştir. numuneler üzerinde gerçekleştirilmiştir katyon değiştirme ve daha sonra bir ısı işlemi basamağını SEM ile gösterildiği gibi, LTA kristallerinin yapısını etkileyen görünmemektedir. Ayrıca, daha büyük bir gümüş oluşumu, NZeolitlerin yüzeyinde anoparticles görsel değildi. Işıklı özellikleri büyük ölçüde kendi hidrate halde LTA (Li) -ag ve LTA (Na) -ag numuneler hem arasında farklılık gösterir. bir karşı dengeleyici katyonu gibi zeolit ​​çerçevesi içine lityum birleşmeyle, uyarılma maksimumuna mavi kayma LTA (Na) -ag LTA (Li) -ag için sırasıyla 370 nm ila 260 nm olur. Buna karşılık emisyon maksimum sistemine Li ekleyerek 550 nm 565 için ideal bir küçük kırmızı kayma uğrar. Bu örnekler arasında büyük fark, dış kuantum verimleri (EQE) &#39;de görülmektedir. (260 nm&#39;de uyarıldığında) LTA için EQE (Li) -ag zeolitler% 62 ulaştığında ise LTA (Na) -ag zeolitler olarak, uyarılma maksimumuna (370 nm)% 4 bir EQE sahiptirler. Bu 254 nm UV ışık altında, parlak sarı bir toz yayma sonuçlanır. LTA (Li) -ag numunenin ışık saçan özellikleri de su içeriğine bağlıdırsistemi. Bu TGA ve sıcaklığa bağlı lüminesan deneylerin bir kombinasyonu ile gösterilen TGA zeolit ​​hidrasyon seviyesine sıcaklığı ilişkilendirir. Ayrıca, sıcaklık bir in-house ısıtma hücresi (Şekil 2) kullanılarak LTA (Li) -ag örnek tarafından görüntülenen emisyon renk dolaylı ilişkili idi. mavi, LTA suyun çıkarılması (Li) -ag sistemine yeşil üzerine sarı emisyon renk kaymaları. EQE sürekli% 21 (susuz devlet) için% 62 (sulu devlet) düşer. Çünkü LTA (Li) -ag suda duyarlı davranış, bu malzeme bir PEI solüsyonu içine tozun süspansiyon haline getirilerek bir lüminesans göre nem sensörü prototip imal ve daha sonra bir kuvars plakası üzerine kompozitin kaplama püskürtmek için kullanılmıştır. Püskürtme kaplamalı LTA (Li) -ag / PEI filmin ve SEM mikrograflan (gün ışığı ve UV aydınlatması altında) Resimlerde, Şekil 3&#39;te gösterildi. Bu USI ile gözlemlenmiştir<html> ng Bu kaplama prosedürü, lüminesans açısından polimer zeolit ​​bileşiğin nispeten homojen bir tabaka elde edilmiştir. SEM mikrografı Zeolitlerin kaplama prosedürü ile değişmez göstermektedir. oldu içi bir ısıtma / vakum hücresi kullanılarak, polimer-zeolit ​​filmi toz biçiminde zeolit ​​gözlenmiştir suda yanıt özelliklerini muhafaza gösterdi. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/54674/54674fig1.jpg" /> Şekil 1:. SEM resimleri ve gümüş parlaklık özelliklerine LTA zeolitler SEM LTA (Na) -ag (a, b) ve LTA (Li) -ag (c, d) 2B uyarım emisyonu araziler değiştirilir. 2B uyarma-emisyon parsellerde takmalar farklı uyarma dalga boyları (254, 300, 366 ve 450 nm) altında numunelerin simüle emisyon renklerini gösterir.<html> OAD / 54674 / 54674fig1large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız. <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/54674/54674fig2.jpg" /> Şekil 2: LTA (Li) -ag parlaklık özelliklerine hidrasyon düzeyinin etkisi. .. LTA (Li) 260 nm uyarma üzerine LTA (Li) -ag numune c) Normalize emisyon spektrumları () için bu çalışmanın b) TGA arsa istihdam içi ısıtma / vakum hücresinin) şematik gösterimi - Ag örnek farklı sıcaklıklarda ölçtük. su içeriği ile ilgili gerçek örneklerin emisyon renk değişimi göstererek d) Scheme. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54674/54674fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> ftp_upload / 54674 / 54674fig3.jpg &quot;/&gt; Şekil 3: LTA (Li) -ag / PEI kompozit dayalı Işıklı nem sensörü. a) günışığı aydınlatma altında kaplı plaka fotoğrafları. 254 nm UV ışık ışınlama altında susuz ve hidratlanmış kaplı plaka, sırasıyla, d.)) Kuvars yüzeyinde -ag kristaller LTA (Li dağılımını gösteren biriken film SEM mikrografı bölgesinin (B, C) resimler. Içerlek orijinal SEM mikrografı. E) 10 hidrasyon sırasında sulu ve susuz PEI / LTA (Li) -ag zeolit kompozit, Emisyon maxima / dalgaboyu. F olarak 260 nm kullanılarak dehidrasyon döngüleri) seçili alanın büyütülmüş görüntüler PEI / LTA (Li) 10 hidrasyon / dehidrasyon döngüsünden sonra -ag zeolit kompozit emisyon maxima profilleri davranışı sergileyen arsa. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54674/54674fig3large.jpg" target="_blank">vi için tıklayınız</a>Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu Ew.

Watch this Scientific Journal Video about Nanostructured Ag-zeolite Composites as Luminescence-based Humidity Sensors at JoVE.com

Nanostructured Ag-zeolite Composites as Luminescence-based Humidity Sensors

A protocol for the synthesis of moisture-responsive luminescent Ag-zeolite composites is described in this report.

Lüminesans merkezli Nem Sensörler olarak Nanostructured Ag-zeolit ​​kompozitler

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high ...

nanostructured-ag-zeolite-composites-as-luminescence-based-humidity

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

10.1K Görüntüleme.  KU Leuven. A protocol for the synthesis of moisture-responsive luminescent Ag-zeolite composites is described in this report.

Video: Nanostructured Ag-zeolite Composites as Luminescence-based Humidity Sensors

Development of Whispering Gallery Mode Polymeric Micro-optical Electric Field Sensors

Optical modes of dielectric micro-cavities have received significant attention in recent years for their potential in a broad range of applications. The optical modes are frequently referred to as "whispering gallery modes" (WGM) or "morphology dependent resonances" (MDR) and exhibit high optical quality factors. Some proposed applications of micro-cavity optical resonators are in spectroscopy1, micro-cavity laser technology2, optical communications3-6 as well as sensor technology. The WGM-based sensor applications include those in biology7, trace gas detection8, and impurity detection in liquids9. Mechanical sensors based on microsphere resonators have also been proposed, including those for force10,11, pressure12, acceleration13 and wall shear stress14. In the present, we demonstrate a WGM-based electric field sensor, which builds on our previous studies15,16. A candidate application of this sensor is in the detection of neuronal action potential.
The electric field sensor is based on polymeric multi-layered dielectric microspheres. The external electric field induces surface and body forces on the spheres (electrostriction effect) leading to elastic deformation. This change in the morphology of the spheres, leads to shifts in the WGM. The electric field-induced WGM shifts are interrogated by exciting the optical modes of the spheres by laser light. Light from a distributed feedback (DFB) laser (nominal wavelength of ~ 1.3 &mu;m) is side-coupled into the microspheres using a tapered section of a single mode optical fiber. The base material of the spheres is polydimethylsiloxane (PDMS). Three microsphere geometries are used: (1) PDMS sphere with a 60:1 volumetric ratio of base-to-curing agent mixture, (2) multi layer sphere with 60:1 PDMS core, in order to increase the dielectric constant of the sphere, a middle layer of 60:1 PDMS that is mixed with varying amounts (2% to 10% by volume) of barium titanate and an outer layer of 60:1 PDMS and (3) solid silica sphere coated with a thin layer of uncured PDMS base. In each type of sensor, laser light from the tapered fiber is coupled into the outermost layer that provides high optical quality factor WGM (Q ~ 106). The microspheres are poled for several hours at electric fields of ~ 1 MV/m to increase their sensitivity to electric field.

A high-sensitivity photonic micro sensor was developed for electric field detection. The sensor exploits the optical modes of a dielectric sphere. Changes in the external electric field perturb the sphere morphology leading to shifts in its optical modes. The electric field strength is measured by monitoring these optical shifts.

Galeri Modu Polimerik Mikro-optik Elektrik Alan Sensörleri Whispering Gelişimi

Optical modes of dielectric micro-cavities have received significant attention in recent years for their potential in a broad range of applications. The ...

Mühendislik

A Testing Platform for Durability Studies of Polymers and Fiber-reinforced Polymer Composites under Concurrent Hygrothermo-mechanical Stimuli

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites under service condition is a critical aspect to be addressed for their robust designs and condition-based maintenance. These materials are adopted in a wide range of engineering applications, from aircraft and ship structures, to bridges, wind turbine blades, biomaterials and biomedical implants. Polymers are viscoelastic materials, and their response may be highly nonlinear and thus make it challenging to predict and monitor their in-service performance. The laboratory-scale testing platform presented herein assists the investigation of the influence of concurrent mechanical loadings and environmental conditions on these materials. The platform was designed to be low-cost and user-friendly. Its chemically resistant materials make the platform adaptable to studies of chemical degradation due to in-service exposure to fluids. An example of experiment was conducted at RT on closed-cell polyurethane foam samples loaded with a weight corresponding to ~50% of their ultimate static and dry load. Results show that the testing apparatus is appropriate for these studies. Results also highlight the larger vulnerability of the polymer under concurrent loading, based on the higher mid-point displacements and lower residual failure loads. Recommendations are made for additional improvements to the testing apparatus.

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites in service is a critical aspect for their designs and condition-based maintenance. We present a novel low-cost laboratory testing platform for the investigation of the influence of concurrent mechanical and environmental loadings, and may help design more efficient yet safer composite structures.

Polimer Dayanıklılık Çalışmaları ve Eşzamanlı Hygrothermo-mekanik Uyaranlara altında Fiber takviyeli kompozitler Polimer A Test Platformu

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites under service condition is a critical aspect to be addressed for their robust designs ...

Preparation and Reactivity of Gasless Nanostructured Energetic Materials

High-Energy Ball Milling (HEBM) is a ball milling process where a powder mixture placed in the ball mill is subjected to high-energy collisions from the balls. Among other applications, it is a versatile technique that allows for effective preparation of gasless reactive nanostructured materials with high energy density per volume (Ni+Al, Ta+C, Ti+C). The structural transformations of reactive media, which take place during HEBM, define the reaction mechanism in the produced energetic&#160;composites. Varying the processing conditions permits fine tuning of the milling-induced microstructures of the fabricated composite particles. In turn, the reactivity, i.e., self-ignition temperature, ignition delay time, as well as reaction kinetics, of high energy density materials depends on its microstructure. Analysis of the milling-induced microstructures suggests that the formation of fresh oxygen-free intimate high surface area contacts between the reagents is responsible for the enhancement of their reactivity. This manifests itself in a reduction of ignition temperature and delay time, an increased rate of chemical reaction, and an overall decrease of the effective activation energy of the reaction. The protocol provides a detailed description for the preparation of reactive nanocomposites with tailored microstructure using short-term HEBM method. It also describes a high-speed thermal imaging technique to determine the ignition/combustion characteristics of the energetic materials. The protocol can be adapted to preparation and characterization of a variety of nanostructured energetic composites.

This protocol describes the preparation of gasless nanostructured energetic materials (Ni+Al, Ta+C, Ti+C) using the short-term high-energy ball milling (HEBM) technique. It also describes a high-speed thermal imaging method to study the reactivity of mechanically fabricated nanocomposites. These protocols can be extended to other reactive nanostructured energetic materials.

Hazırlık ve Gazsız nanoyapılı reaktivitesi Enerjik Malzemeler

High-Energy Ball Milling (HEBM) is a ball milling process where a powder mixture placed in the ball mill is subjected to high-energy collisions from the ...

Surface Enhanced Raman Spectroscopy Detection of Biomolecules Using EBL Fabricated Nanostructured Substrates

Fabrication and characterization of conjugate nano-biological systems interfacing metallic nanostructures on solid supports with immobilized biomolecules is reported. The entire sequence of relevant experimental steps is described, involving the fabrication of nanostructured substrates using electron beam lithography, immobilization of biomolecules on the substrates, and their characterization utilizing surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS). Three different designs of nano-biological systems are employed, including protein A, glucose binding protein, and a dopamine binding DNA aptamer. In the latter two cases, the binding of respective ligands, D-glucose and dopamine, is also included. The three kinds of biomolecules are immobilized on nanostructured substrates by different methods, and the results of SERS imaging are reported. The capabilities of SERS to detect vibrational modes from surface-immobilized proteins, as well as to capture the protein-ligand and aptamer-ligand binding are demonstrated. The results also illustrate the influence of the surface nanostructure geometry, biomolecules immobilization strategy, Raman activity of the molecules and presence or absence of the ligand binding on the SERS spectra acquired.

We describe the fabrication and characterization of nano-biological systems interfacing nanostructured substrates with immobilized proteins and aptamers. The relevant experimental steps involving lithographic fabrication of nanostructured substrates, bio-functionalization, and surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) characterization, are reported. SERS detection of surface-immobilized proteins, and probing of protein-ligand and aptamer-ligand binding is demonstrated.

Yüzey EBL Fabrikasyon Nanostructured Alt Tabakalar Kullanma biyomoleküllerin Raman Spektroskopisi Algılama Geliştirilmiş

Fabrication and characterization of conjugate nano-biological systems interfacing metallic nanostructures on solid supports with immobilized biomolecules ...

Preparation and Evaluation of Hybrid Composites of Chemical Fuel and Multi-walled Carbon Nanotubes in the Study of Thermopower Waves

When a chemical fuel at a certain position in a hybrid composite of the fuel and a micro/nanostructured material is ignited, chemical combustion occurs along the interface between the fuel and core materials. Simultaneously, dynamic changes in thermal and chemical potentials across the micro/nanostructured materials result in concomitant electrical energy generation induced by charge transfer in the form of a high-output voltage pulse. We demonstrate the entire procedure of a thermopower wave experiment, from synthesis to evaluation. Thermal chemical vapor deposition and the wet impregnation process are respectively employed for the synthesis of a multi-walled carbon nanotube array and a hybrid composite of picric acid/sodium azide/multi-walled carbon nanotubes. The prepared hybrid composites are used to fabricate a thermopower wave generator with connecting electrodes. The combustion of the hybrid composite is initiated by laser heating or Joule-heating, and the corresponding combustion propagation, direct electrical energy generation, and real-time temperature changes are measured using a high-speed microscopy system, an oscilloscope, and an optical pyrometer, respectively. Furthermore, the crucial strategies to be adopted in the synthesis of hybrid composite and initiation of their combustion that enhance the overall thermopower wave energy transfer are proposed.

A protocol for conducting thermopower wave experiments is presented. The synthesis of hybrid composites of a chemical fuel and micro/nanostructured material, manufacturing of a thermopower wave generator, and methods for measuring the corresponding physical phenomena are described.

Thermopower Dalgalarının Çalışmasında Kimyasal Yakıt ve Multi-duvarlı Karbon Nanotüpler Hibrit Kompozitlerin Hazırlanması ve Değerlendirilmesi

When a chemical fuel at a certain position in a hybrid composite of the fuel and a micro/nanostructured material is ignited, chemical combustion occurs ...

Iridium Oxide-reduced Graphene Oxide Nanohybrid Thin Film Modified Screen-printed Electrodes as Disposable Electrochemical Paper Microfluidic pH Sensors

A facile, controllable, inexpensive and green electrochemical synthesis of IrO2-graphene nanohybrid thin films is developed to fabricate an easy-to-use integrated paper microfluidic electrochemical pH sensor for resource-limited settings. Taking advantages from both pH meters and strips, the pH sensing platform is composed of hydrophobic barrier-patterned paper micropad (&#181;PAD) using polydimethylsiloxane (PDMS), screen-printed electrode (SPE) modified with IrO2-graphene films and molded acrylonitrile butadiene styrene (ABS) plastic holder. Repetitive cathodic potential cycling was employed for graphene oxide (GO) reduction which can completely remove electrochemically unstable oxygenated groups and generate a 2D defect-free homogeneous graphene thin film with excellent stability and electronic properties. A uniform and smooth IrO2 film in nanoscale grain size is anodically electrodeposited onto the graphene film, without any observable cracks. The resulting IrO2-RGO electrode showed slightly super-Nernstian responses from pH 2-12 in Britton-Robinson (B-R) buffers with good linearity, small hysteresis, low response time and reproducibility in different buffers, as well as low sensitivities to different interfering ionic species and dissolved oxygen. A simple portable digital pH meter is fabricated, whose signal is measured with a multimeter, using high input-impedance operational amplifier and consumer batteries. The pH values measured with the portable electrochemical paper-microfluidic pH sensors were consistent with those measured using a commercial laboratory pH meter with a glass electrode.

The study demonstrates the growth of iridium oxide-reduced graphene oxide (IrO2-RGO) nanohybrid thin films on irregular and rough screen-printed carbon substrate through a green electrochemical synthesis, and their implementation as a pH sensor with a patterned paper-fluidic platform.

Tek Elektrokimyasal Kağıt mikroakışkan pH Sensörler olarak iridyum Oksit azaltılmış Grafen Oksit nanohibrit İnce Film Modifiye Ekran baskılı Elektrotlar

A facile, controllable, inexpensive and green electrochemical synthesis of IrO2-graphene nanohybrid thin films is developed to fabricate an easy-to-use ...

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.

Tek Bindirme Kesme Testi aracılığıyla Kaynaklı Eklemler Mekanik Karakterizasyonu için termoplastik kompozit Kuponlar Ultrasonik Kaynak

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

Fiber Optic Distributed Sensors for High-resolution Temperature Field Mapping

The reliability of computational fluid dynamics (CFD) codes is checked by comparing simulations with experimental data. A typical data set consists chiefly of velocity and temperature readings, both ideally having high spatial and temporal resolution to facilitate rigorous code validation. While high resolution velocity data is readily obtained through optical measurement techniques such as particle image velocimetry, it has proven difficult to obtain temperature data with similar resolution. Traditional sensors such as thermocouples cannot fill this role, but the recent development of distributed sensing based on Rayleigh scattering and swept-wave interferometry offers resolution suitable for CFD code validation work. Thousands of temperature measurements can be generated along a single thin optical fiber at hundreds of Hertz. Sensors function over large temperature ranges and within opaque fluids where optical techniques are unsuitable. But this type of sensor is sensitive to strain and humidity as well as temperature and so accuracy is affected by handling, vibration, and shifts in relative humidity. Such behavior is quite unlike traditional sensors and so unconventional installation and operating procedures are necessary to ensure accurate measurements. This paper demonstrates implementation of a Rayleigh scattering-type distributed temperature sensor in a thermal mixing experiment involving two air jets at 25 and 45 &#176;C. We present criteria to guide selection of optical fiber for the sensor and describe installation setup for a jet mixing experiment. We illustrate sensor baselining, which links readings to an absolute temperature standard, and discuss practical issues such as errors due to flow-induced vibration. This material can aid those interested in temperature measurements having high data density and bandwidth for fluid dynamics experiments and similar applications. We highlight pitfalls specific to these sensors for consideration in experiment design and operation.

We demonstrate use of a fiber optic distributed sensor for mapping the temperature field of mixing air jets. The Rayleigh scattering-based sensor generates thousands of data points along a single fiber to provide exceptional spatial resolution that is unattainable with traditional sensors such as thermocouples.

Yüksek çözünürlüklü Sıcaklık Alan Haritalama için Fiber Optik Sensörler Dağıtılmış

The reliability of computational fluid dynamics (CFD) codes is checked by comparing simulations with experimental data. A typical data set consists ...

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.

Doğrudan Floresan Görüntüleme kullanma Nanoparçacık-polimer kompozitler Gelişmiş Bileşim Analizi

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

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia (YSZ) Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) scaffolds with tunable specific surface areas up to 80 m2&#183;g-1. An aqueous solution of a zirconium salt, yttrium salt, and glucose is mixed with propylene oxide (PO) to form a gel. The gel is dried under ambient conditions to form a xerogel. The xerogel is pressed into pellets and then sintered in an argon atmosphere. During sintering, a YSZ ceramic phase forms and the organic components decompose, leaving behind amorphous carbon. The carbon formed in situ serves as a hard template, preserving a high surface area YSZ nanomorphology at sintering temperature. The carbon is subsequently removed by oxidation in air at low temperature, resulting in a porous, nanostructured YSZ scaffold. The concentration of the carbon template and the final scaffold surface area can be systematically tuned by varying the glucose concentration in the gel synthesis. The carbon template concentration was quantified using thermogravimetric analysis (TGA), the surface area and pore size distribution was determined by physical adsorption measurements, and the morphology was characterized using scanning electron microscopy (SEM). Phase purity and crystallite size was determined using X-ray diffraction (XRD). This fabrication approach provides a novel, flexible platform for realizing unprecedented scaffold surface areas and nanomorphologies for ceramic-based electrochemical energy conversion applications, e.g. solid oxide fuel cell (SOFC) electrodes.

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia YSZ Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

A protocol for fabricating porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ) scaffolds at temperatures between 1,000 &#176;C and 1,400 &#176;C is presented.

tarafından Nano yapılı yitriya stabilize-Zirkonyum (YSZ) iskelelerinin Yüksek Sıcaklık Fabrikasyon<em&gt; Situ</em&gt; Karbon şablonu Kserojeller

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) ...

Lüminesans merkezli Nem Sensörler olarak Nanostructured Ag-zeolit ​​kompozitler

Lüminesans merkezli Nem Sensörler olarak Nanostructured Ag-zeolit kompozitler