Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται η σύνθεση και η μελέτη υβριδικών υλικών, τα οποία αποτελούνται από νανοσωματίδια εγκλωβισμένα σε οργανικές και ανόργανες μήτρες. Τα υλικά που συντέθηκαν μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες. Η πρώτη περιλαμβάνει μεταλλικά νανοσωματίδια Au και Ag εγκλωβισμένα σε πολυμερικές μήτρες, ενώ η δεύτερη κατηγορία περιλαμβάνει νανοσωματίδια Au, Ag και NiCl2 σε ανόργανες μήτρες. Η εργασία επικεντρώθηκε στην σύνθεση και την φασματοσκοπική μελέτη των υλικών χρησιμοποιώντας όλες τις διαθέσιμες τεχνικές δομικού χαρακτηρισμού των υλικών. Παράλληλα, πραγματοποιήθηκε μελέτη των οπτικών ιδιοτήτων και της χημειο-οπτικής ενεργότητας των υλικών. Επίσης, μελετήθηκε η βιοσυμβατότητα των υλικών στις περιπτώσεις που αυτό ήταν δυνατό. Αναλυτικότερα, στο μεγαλύτερο κομμάτι της εργασίας αυτής περιγράφεται η in situ σύνθεση μεταλλικών νανοσωματιδίων Au και Ag στον πυρήνα και στην κορώνα δισυσταδικών συμπολυμερών καθώς και τυχαίων συμπολυμερών. Το πρωτόκολλο που ακολουθήθηκε περιλαμβάνει τα παρακάτω βήματα: αρχικά για την διαλυτοποίηση του αμφίφιλου συμπολυμερούς επιλέγεται εκλεκτικός διαλύτης ως προς την μία συστάδα του, ώστε να σχηματιστούν μικκήλια αποτελούμενα από ένα συμπαγή πυρήνα και μια διαλυτή κορώνα. Στην συνέχεια, προστίθεται το άλας του μετάλλου στο διάλυμα του συμπολυμερούς με αποτέλεσμα είτε την εισροή του στον πυρήνα, είτε την συναρμογή του μεταλλικού ιόντος με την κορώνα ανάλογα με την χημική συνάφεια που φέρει η κάθε συστάδα ως προς το μέταλλο. Τέλος, ακολουθεί η αναγωγή του μεταλλικών ιόντων σε μεταλλικά νανοσωματίδια είτε προσθέτοντας κάποιο αναγωγικό μέσο, είτε από το ίδιο το συμπολυμερές που περιβάλλει τα μεταλλικά ιόντα. Η δεύτερη κατηγορία υλικών αφορά στην σύνθεση νανοσωματιδίων Au, Ag και NiCl2 σε ανόργανες μήτρες. Σε αυτή την περίπτωση επιλέχθηκαν πρόδρομες ενώσεις SiO2 και TiO2, οι οποίες αναμίχθηκαν με το άλας των μετάλλων ακολουθώντας την μέθοδο sol-gel ώστε να σχηματιστούν νανοσωματίδια. Μελετήθηκε η επίδραση των πειραματικών παραμέτρων, όπως η θέρμανση και η γήρανση, στο μέγεθος και τον βαθμό συσσωμάτωσης των μεταλλικών νανοσωματιδίων καθώς επίσης και στο πορώδες του τελικού υλικού. Από τα διαλύματα που προέκυψαν, σχηματίστηκαν λεπτά υμένια με την μέθοδο του spin-coating, τα οποία στην συνέχεια θερμάνθηκαν σε υψηλές θερμοκρασίες ώστε να απομακρυνθούν οι οργανικές ομάδες και να σταθεροποιηθεί το τελικό υλικό. Μέρος των υβριδικών υλικών που συντέθηκαν μελετήθηκαν ως προς την μη-γραμμική τους απόκριση χρησιμοποιώντας τις τεχνικές OKE και Z-scan. Όπως προέκυψε από τις μετρήσεις τα υλικά αυτά παρουσιάζουν μη-γραμμικότητα, η οποία εξαρτάται άμεσα τόσο από την αναλογία μετάλλου ως προς το συμπολυμερές αλλά και από την σύσταση του ίδιου του συμπολυμερούς. Τα νανοσύνθετα υλικά που συντέθηκαν αξιολογήθηκαν επίσης ως ενεργά υλικά σε πιθανούς φωτονικούς αισθητήρες. Παρατηρήθηκε ότι παρουσία ατμών μεθανόλης και αμμωνίας, συνέβαιναν μορφολογικές αλλαγές στην επιφάνεια των υλικών. Οι αλλαγές αυτές, ο οποίες καταγράφονται ως μεταβολές της διαδιδόμενης δέσμης σε σχέση με την δέσμη αναφοράς, είναι αντιστρεπτές. Τέλος, στις περιπτώσεις που τα υβριδικά υλικά που συντέθηκαν παρουσίαζαν βιοσυμβατότητα, ελέγχθηκε η ικανότητα συναρμογή τους με μόρια πρωτεϊνών και DNA και διερευνήθηκε η πιθανή εφαρμογή τους σε συστήματα βιολογικών παραγόντων. / In the present study the synthesis of hybrid materials consisting of metal nanoparticles incorporated into organic and inorganic matrices is presented. The synthesized materials can be divided into two categories; the first one consists of Au and Ag nanoparticles incorporated into polymeric matrices, while the second one consists of Au, Ag and NiCl2 nanoparticles incorporated into inorganic matrices. The thesis was focused on the synthesis and the spectroscopic study of these materials. Meanwhile, the optical and photonic properties of these materials were exploited. Moreover, the biological applications of the synthesized hybrid materials were investigated. In more detail, the larger part of this work focuses on the in situ synthesis of Au and Ag nanoparticles either inside the core or on the corona of di- and triblock copolymers and random copolymers. More specifically, the synthesis protocol requires three steps. First, the proper solvent must be chosen, which should be selective for one of the blocks of the amphiphilic copolymer, in order for micelles to be formed, consisting of a dense core and a solubilized corona. Then the metal precursor is added, which is preferentially dissolved into the core or is coordinated on the periphery of the corona block, depending on the chemical affinity that each block displays toward the metal compound. Finally, the metal ions are reduced in metal nanoparticles either by the addition of a reducing agent or by the coordinating block of the copolymer. The second category of the materials involves the synthesis of Au, Ag and NiCl2 nanoparticles inside inorganic matrices such as SiO2 and TiO2. Solutions containing SiO2 and TiO2 precursors were mixed with metal salts and the standard sol-gel methods were followed for the in situ synthesis of the hybrid materials. Thermal treatment and ageing were the two main parameters that influenced the size and the degree of aggregation of the metal nanoparticles, as well as the porosity of the final material. The non-linear optical properties of the synthesized hybrid materials were studied using the OKE and Z-scan techniques. All the materials studied displayed nonlinear refraction which was proportional to the ratio between the metal nanoparticles and the polymer. The composition of the block copolymer itself played also an important role. The hybrid nano materials were also evaluated as active components in potential photonic sensors. In the presence of methanol and ammonia, morphological changes on the surface of the materials were noticed. These changes were recorded as a signal modulation in respect to the reference signal. Finally, some of the synthesized hybrid materials displayed biocompatibility and their ability to coordinate with proteins and DNA molecules was examined, toward their utilization in bioanalytical devices.

Η εργασία αυτή ασχολείται με τον υπολογισμό της δυναμικής απόκρισης επίπεδων μεταλλικών πλαισίων που υποβάλλονται σε σεισμική διέγερση, λαμβάνοντας υπόψη την επίδραση του ρυθμού παραμόρφωσης στις ιδιότητες του υλικού κατασκευής.Από την έρευνα προέκυψαν πολύ χρήσιμα συμπεράσματα που αιτιολογούν, σε ικανοποιητικό βαθμό, την απρόβλεπτη συμπεριφορά μεταλλικών κατασκευών κατά τη διάρκεια ισχυρών σεισμικών γεγονότων στο παρελθόν. / This work elaborates with the calculation of the dynamic response of plane steel frames subjected to earthquake motions taking care of strain rate effect on material properties. The obtained results justify, in a satisfactory way, the unpredictable behavior of steel structures observed in the past due to severe earthquake ground motions.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας στο πρώτο μέρος της, είναι η διεξαγωγή και επεξεργασία μετρήσεων με στόχο τη μελέτη των κυψέλων υδρογόνου και την επίδραση της θερμοκρασίας στην απόδοσή τους. Στο δεύτερο μέρος, θα μελετηθεί η ανάπτυξη αυτόνομων υβριδικών συστημάτων παραγωγής ενέργειας για την τροφοδότηση δύο περιοχών, με σκοπό την ανεύρεση του πιο συμφέροντος συνδυασμού ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται μια θεωρητική αναφορά στις κυψέλες υδρογόνου. Περιγράφονται συνοπτικά η δομή, οι κατηγορίες, τα πλεονεκτήματα, τα μειονεκτήματα μιας κυψέλης καυσίμου. Στο Κεφάλαιο 2 περιγράφονται τα μηχανήματα και ο τρόπος με τον οποίο πραγματοποιήθηκαν οι μετρήσεις στις διάφορες συνθήκες. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται οι μετρήσεις με στόχο την σύγκριση των αποδόσεων σε διαφορετικές συνθήκες θερμοκρασίας στη κυψέλη. Παρουσιάζεται επίσης η κατανάλωση καυσίμου, η θερμοκρασία και πίεση των φιαλών και η θερμοκρασία της κυψέλης με τη πάροδο του χρόνου. Στο Κεφάλαιο 4 γίνεται εκτεταμένη περιγραφή του προγράμματος HOMER, το οπoίο εκτελεί προσομοιώσεις υβριδικών συστημάτων παρουσιάζοντας το βέλτιστο συνδυασμό τους τεχνοοικονομικά. Στο Κεφάλαιο 5 αφού γίνεται μια αρχική αναφορά στις δύο περιοχές όπου πραγματοποιείται η μελέτη καθώς και η ενεργειακή κατανάλωση των κατοίκων, έπειτα καταγράφονται τα τεχνολoγικά στοχεία των εξαρτημάτων που χρησιμοποιήθηκαν. Ακολουθεί η εκτεταμένη περιγραφή του κάθε υβριδικού συστήματος με σχηματικές απεικονίσεις και ερμηνεία των διαγραμμάτων που προκύπτουν από τη προσομοίωση. Στο Κεφάλαιο 6 πραγματοποιείται σύγκριση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από τα δύο μέρη της διπλωματικής. Από το πρώτο μέρος συμπεραίνουμε ότι η επίδραση της θερμοκρασίας είναι καταλυτική τόσο στη λειτουργία όσο και στη απόδοση του συστήματος. Στο δεύτερο μέρος, επιβεβαιώθηκε ότι οι τιμές των συστημάτων που χρησιμοποιούν ΑΠΕ είναι ακόμα αρκετά υψηλές. Ιδίως οι τιμές κελιών καυσίμου και γενικότερα τις τεχνολογίας του Η2 είναι ακόμα σε αρχικά στάδια χρήσης της όποτε και είναι λογικό μέχρι να βγει σε ευρεία παραγωγή στην ελεύθερη αγορά να είναι αρκετά δαπανηρή. Οι προβλέψεις των επιστημόνων είναι αρκετά ευοίωνες για το μέλλον τόσο στην ευρύτερη χρήση των ΑΠΕ που υπάρχουν άφθονες στην καθημερινότητα μας όσο και για την μείωση του κόστους τους. Τέλος, το συμπέρασμα που προκύπτει από τη παρούσα διπλωματική είναι ότι το μέλλον θα ανήκει στην τεχνολογία του υδρογόνου, αφού ξεπεραστούν βέβαια πρώτα κάποια εμπόδια οικονομικής φύσεως. / The aim of the following essay in the first part, is the conduct and elaboration of measurements aiming at the study of fuel cell and the impact of temperature on its efficiency. In the second part, it will be examined how an hybrid system with renewable energy sources can meet the electric load demands of two areas. In Chapter 1 there is a theoretical report in fuel cell technology. The structure, the operation, the types, the advantages and disadvantages of fuel cell are briefly described. In Chapter 2 experimental apparatus and the way measurements were conducted in different conditions are described. In Chapter 3 the presented measurements aim at the comparison of the efficiency of fuel cell in different temperature conditions. Furthermore, while time goes by, fuel consumption, temperature and pressure of hydrogen storage canisters are examined. In Chapter 4 the Micro Power Optimization Model HOMER is described extensively. Different hybrid systems are simulated in this program in order to find the most economical solution for our areas. In Chapter 5 is given the location of the study as well as the load going to be covered by the hybrid system. Moreover, a description of technological elements is reported too. Extensive description of each hybrid system with schematic depictions and interpretation of curves that result from the simulation follows. Finally, in Chapter 6 all the results are compared together. It is easily conceivable that temperature plays a significant role in operation and efficiency of our system. In the second part, it is obvious that hybrid systems are still costly enough. Scientists try to work on it, in order to make them affordable and exploit renewable sources to the full. Taking everything into consideration, the conclusion that derives is that the future belongs to the technology of hydrogen.

- / -

Το θέμα αυτής της διπλωματικής είναι παρασκευή άμορφων μεταλλικών συμπαγών κραμάτων με τήξη σε βολταϊκό τόξο και ο χαρακτηρισμός της δομής τους και των μηχανικών ιδιοτήτων τους. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται εισαγωγή στη δομή των υλικών και επεξηγούνται βασικές έννοιες των άμορφων υλικών και επίσης παρουσιάζονται οι κυριότερες εφαρμογές των άμορφων μεταλλικών συμπαγών κραμάτων. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφονται οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή άμορφων συμπαγών μεταλλικών κραμάτων και στο τρίτο κεφάλαιο αναφέρονται οι κυριότερες φυσικές ιδιότητες των άμορφων μεταλλικών συμπαγών κραμάτων. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η βαθμονόμηση της συσκευής περίθλασης ακτίνων Χ και της συσκευής παραγωγής και μέτρησης υπερήχων που χρησιμοποιήθηκαν για την μέτρηση των δειγμάτων που παρασκευάστηκαν στο εργαστήριο. Στο πέμπτο κεφάλαιο περιγράφεται ο τρόπος παρασκευής των άμορφων κραμάτων ζιρκονίου (Zr) και σιδήρου (Fe) και επίσης παρουσιάζονται και αναλύονται τα XRD διαγράμματα τους και τα μέτρα ελαστικότητας Young (E), διάτμησης (G) και όγκου (B). Τέλος στο έκτο κεφάλαιο αναφέρονται άλλες μετρήσεις που θα μπορούσαν να γίνουν για να χαρακτηριστούν τα παραπάνω δείγματα και περιγράφονται οι προοπτικές των άμορφων κραμάτων σιδήρου ως αντικείμενο έρευνας για το μέλλον. / The subject of this diploma thesis is the preparation of bulk amorphous metallic alloys with arc-melting technique and the characterization of their structure and their mechanical properties. The first chapter is an introduction to the structure of materials and it is explaine the basic concepts of amorphous materials. It is also present the main applications of bulk amorphous metallic alloys. The second chapter describes the techniques that used in the preparation of bulk amorphous metallic alloys and the third chapter refers the main physical properties of bulk amorphous metallic alloys. The fourth chapter describes the calibration of X-ray diffractοmeter and ultrasound measurement system that used for measuring the samples that have been prepared in the laboratory. In the fifth chapter is described the preparation of amorphous zirconium based (Zr) and iron based (Fe) alloys and also is presented and isanalyzed their XRD patterns and also their elastic moduli, like Young modulus(E), shear modulus (G) and bulk modulue (B). Finally the sixth chapter refers to other measurements that could be used to charactirize the samples that prepared and describes the prospects of amorphous iron based alloys as a research subject for the future.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματεύεται την κατασκευή και τον έλεγχο ενός καινοτόμου τεχνητού χεριού, για προσθετικές κυρίως εφαρμογές, κάνοντας χρήση βιομιμητικών ενεργοποιητών και πιο συγκεκριμένα ειδικά κατεργασμένων λεπτών κυλινδρικών αγωγών από μορφομνήμονα μεταλλικά κράματα νικελίου-τιτανίου. Εκμεταλλευόμενοι τα συγκριτικά πλεονεκτήματα των ενεργοποιητών αυτών έναντι των αντίστοιχων συμβατικών, αναπτύσσεται μια πλήρως λειτουργική συσκευή με μικρό μέγεθος και βάρος, ανθρωπομορφική εμφάνιση, αθόρυβη λειτουργία και χαμηλό κόστος κατασκευής και συντήρησης, ικανή να εκπληρώσει σε μεγάλο βαθμό τις απαιτήσεις των ατόμων με αναπηρία στα άνω άκρα. Για τη φυσική υλοποίηση του σκελετού του τεχνητού αυτού χεριού χρησιμοποιείται η τεχνολογία της ταχείας προτυποποίησης. Καθένα από τα πέντε δάκτυλά του ελέγχεται ανεξάρτητα μέσω ενός υπο-ενεργοποιούμενου μηχανισμού κίνησης με τεχνητούς τένοντες. Για τον έλεγχο θέσης κάθε δακτύλου, αναπτύσσεται και εφαρμόζεται μία νέα μέθοδος ελέγχου βασισμένη στην έμφυτη δυνατότητα ανάδρασης θέσης των προαναφερθέντων ενεργοποιητών μέσω μέτρησης της ηλεκτρικής τους αντίστασης. Επιπλέον, αναπτύσσεται κατάλληλος αλγόριθμος για τον σχηματισμό διαφόρων θέσεων και συλλήψεων του τεχνητού χεριού. Για τη βελτίωση του ελέγχου, το χέρι εξοπλίζεται με αισθητήρες αφής στα ακροδάκτυλα, καθώς και με τη δυνατότητα οδήγησης συσκευών οπτικής και απτικής ανάδρασης. Όλα τα ηλεκτρονικά κυκλώματα που είναι απαραίτητα για την οδήγηση των ενεργοποιητών και τον έλεγχο του χεριού αναπτύσσονται και ενσωματώνονται στο εσωτερικό του φυσικού πρωτοτύπου. Με τη βοήθεια ειδικού προγραμματιστικού πακέτου, σχεδιάζεται μία γραφική διεπαφή ελέγχου μέσω της οποίας μελετάται και αξιολογείται η δυνατότητα του αναπτυχθέντος χεριού σε πειράματα σύλληψης διαφόρων αντικειμένων. Τέλος, προτείνονται διάφορες τεχνικές ελέγχου του χεριού από τους χρήστες του, ενώ αναπτύσσεται και κατάλληλος αλγόριθμος ελέγχου βασισμένος στη χρήση ηλεκτρομυογραφικών σημάτων. / This doctoral thesis presents the development and control of an innovative artificial hand, mostly for use in prosthetic applications, utilizing biomimetic actuators, and, more specifically, specially processed thin cylindrical wires made of shape memory nickel-titanium alloys. By exploiting the comparative advantages of these actuators over the conventional ones, a fully functional device is developed, of low size and weight, anthropomorphic appearance, silent operation, low fabrication and maintenance cost, which is capable of satisfying to a great extent the needs of the upper limb amputees. The physical implementation of the chassis of this artificial hand has been performed using rapid prototyping technology. Each of its five digits is independently controlled via a tendon-driven underactuated mechanism. For the position control of each digit, a novel control scheme is devised and implemented based on the inherent position feedback capability of these actuators via the measurement of their electrical resistance. In addition, the necessary algorithm is developed for the formation of various hand postures and prehension patterns. In order to improve the overall hand control, the hand is equipped with tactile sensors at its fingertips, and is also capable of driving optical and tactile feedback devices. All the necessary electronics for driving the actuators and controlling the hand are developed and embedded inside the physical prototype. Using a special programming package, a graphical user interface is designed, through which the grasp capabilities of the developed hand are studied and evaluated for various objects. Finally, several user control techniques of the hand are proposed, and a control algorithm based on the use of electromyographic signals is also developed.

Στην παρούσα διατριβή µελετάται η ανάπτυξη υποστηριγµένων καταλυτών Pt και καταλυτών (σύνθετων και απλών) µεταλλικών οξειδίων υποστηριγµένων σε γ-Al2O3 για την αντίδραση της οξείδωσης του τολουολίου σε χαµηλές θερµοκρασίες καθώς και η κινητική της εν λόγω αντίδρασης. Τα πειράµατα πραγµατοποιήθηκαν στην θερµοκρασιακή περιοχή 100-500oC µε τροφοδοσία αποτελούµενη από µίγµα 0.1% C7H8 σε αέρα. Η καταλυτική ενεργότητα των καταλυτών Pt/MxOy εξαρτάται από την φύση του φορέα (CeO2, TiO2, SiO2, Al2O3, La2O3, κ.λ.) µε το Pt/CeO2 να παρουσιάζει την µεγαλύτερη ενεργότητα σε χαµηλές θερµοκρασίες. H αύξηση της ποσότητας του Pt από 0.5% έως 5.0% οδηγεί σε σηµαντική µετατόπιση της καµπύλης µετατροπής του τολουολίου προς χαµηλότερες θερµοκρασίες, ενώ η συχνότητας αναστροφής του τολουολίου (TOF) δεν εξαρτάται από τη φόρτιση σε µέταλλο, τουλάχιστον για καταλύτες Pt. Τα αναγώγιµα µεταλλικά οξείδια, όπως η δηµήτρια, είναι ενεργά για την οξείδωση του τολουολίου και η καταλυτική τους ενεργότητα αυξάνεται µε αύξηση της ειδικής επιφάνειας. Ωστόσο, ο εγγενής ρυθµός ανά m2 επιφάνειας καταλύτη παραµένει ο ίδιος για όλα τα δείγµατα που δοκιµάστηκαν. Μελετήθηκε η καταλυτική συµπεριφορά διάφορων µεταλλικών οξειδίων υποστηριγµένων σε γ-Al2O3 (MxOy/Al2O3). Τα αποτελέσµατα δείχνουν ότι η διασπορά των MxOy σε αδρανή φορέα υψηλής επιφάνειας, όπως γ-Al2O3, οδηγεί σε καταλύτες που χαρακτηρίζονται από σχετικά µεγάλη καταλυτική δραστικότητα, η οποία είναι σηµαντικά υψηλότερη για τα αναγώγιµα από ότι για τα µη-αναγώγιµα. Η καταλυτική συµπεριφορά µπορεί να βελτιωθεί µε την κατάλληλη επιλογή της ποσότητας φόρτισης σε MxOy. Καλύτερη απόδοση σε αυτή την σειρά καταλυτών παρουσιάζουν οι καταλύτες 60%MnOx, 90%CeO2 και 5%CuO υποστηριγµένοι σε Al2O3, οι οποίοι, κάτω από τις παρούσες συνθήκες αντίδρασης, είναι ικανοί να επιτυγχάνουν ολική µετατροπή τολουολίου σε θερµοκρασίες χαµηλότερες από 350oC. Η προσθήκη του Pt σε MxOy/Al2O3 βελτιώνει σηµαντικά την καταλυτική συµπεριφορά των µη-αναγώγιµων MxOy, αλλά δεν µεταβάλλει, ουσιαστικά, την ενεργότητα των αναγώγιµων MxOy. Προκειµένου να βελτιωθεί περαιτέρω η καταλυτική συµπεριφορά µελετήθηκε η καταλυτική ενεργότητα σύνθετων οξειδίων µετάλλων (MxOy = CuO, CeO2, MnOx)διεσπαρµένων σε γ-Al2O3 για την αντίδραση της οξείδωση του τολουολίου. Τα αποτελέσµατα των πειραµάτων που πραγµατοποιήθηκαν στη θερµοκρασιακή περιοχή 150-450οC έδειξαν ότι η ενεργότητα των σύνθετων καταλυτών εξαρτάται σηµαντικά από τη φύση, τη φόρτιση και την αναγωγιµότητα των επιµέρους οξειδίων. Βέλτιστη καταλυτική συµπεριφορά παρατηρήθηκε για µικτά οξείδια 10%CuO-60%MnOx, 15%CuO-75%CeO2 και 30%MnOx-50%CeO2 σε γ-Al2O3, η ενεργότητα των οποίων είναι συγκρίσιµη µε τους καταλύτες διασπαρµένων ευγενών µετάλλων. Η συµπεριφορά των βέλτιστων σύνθετων καταλυτών σε σύγκριση µε τα επιµέρους απλά µεταλλικά οξείδια υποστηριγµένα στον ίδιο φορέα (γ-Al2O3) µελετήθηκε περαιτέρω. Μετρήσεις του εγγενούς ρυθµού που πραγµατοποιήθηκαν σε διαφορικές συνθήκες αντίδρασης έδειξαν ότι η ενεργότητα αυτών των υλικών είναι περισσότερο από µία τάξη µεγέθους υψηλότερη από αυτή των αντίστοιχων απλών οξειδίων, υποδεικνύοντας την ύπαρξη φαινοµένων συνέργειας. Τα αποτελέσµατα πειραµάτων XRD που ελήφθησαν από τους σύνθετους καταλύτες δεν έδειξαν το σχηµατισµό κάποιας καινούργιας φάσης σε σύγκριση µε τα αντίστοιχα απλά οξείδια. Οι αλληλεπιδράσεις µεταξύ των ενεργών φάσεων και του φορέα εξετάστηκαν µέσω τεχνικών TPD και TPO. Στα πειράµατα TPD παρατηρήθηκε ότι οι πιο ενεργοί καταλύτες είναι αυτοί που εκροφούν µεγαλύτερες ποσότητες τολουολίου και παραγάγουν περισσότερο CO2 ή/και σε χαµηλότερη θερµοκρασία. Τα πειράµατα TPO έδειξαν ότι οι βέλτιστοι καταλύτες παράγουν µικρότερες ποσότητες CO2. Η επίδραση της παρουσίας δεύτερου VOC (προπανίου) ή υδρατµών στην τροφοδοσία µελετήθηκε στους βέλτιστους σύνθετους καταλύτες. Τα αποτελέσµατα δείχνουν ότι η παρουσία του νερού ή του προπανίου επιδρά παρεµποδιστικά στην καύση του τολουολίου, η παρουσία του οποίου, γενικά, δεν επηρεάζει σηµαντικά την οξείδωση του προπανίου στους τρεις βέλτιστους καταλύτες. Η επίδραση της µερικής πίεσης του τολουολίου στον εγγενή ρυθµό της αντίδρασης µελετήθηκε µε χρήση των τριών βέλτιστων σύνθετων καταλυτών στην θερµοκρασιακή περιοχή 270-320oC. Η χρησιµοποιούµενη τροφοδοσία αποτελείται από 0.036– 0.341 (% κ.ο.) C7H8 και σταθερή συγκέντρωση οξυγόνου (20.9 κ.ο % O2). Τα αποτελέσµατα δείχνουν ότι ο ρυθµός της αντίδρασης αυξάνεται, άλλα όχι πολύ σηµαντικά, µε αύξηση της µερικής πίεσης του τολουολίου. Τα κινητικά αποτελέσµατα προσαρµόστηκαν σε εµπειρική εκθετική εξίσωση (Power Law), από την οποία προέκυψαν οι τάξεις των αντιδρώντων, η φαινόµενη ενέργεια ενεργοποίησης της αντίδρασης καθώς και η αντίστοιχη εξίσωση ρυθµού. Συµπεραίνεται ότι κατάλληλος συνδυασµός οξειδίων µετάλλων διεσπαρµένων σε γ-Al2O3 µπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη καταλυτών µε ενεργότητα συγκρίσιµη µε αυτή των υποστηριγµένων καταλυτών ευγενών µετάλλων. / Volatile organic compounds (VOCs) present at low concentrations in industrial waste streams are considered as significant air pollutants due to their toxic and malodorous nature, as well as their contribution to the formation of photochemical smog. Catalytic combustion over supported noble metal catalysts provides an effective method for the elimination of VOCs in exhaust gases and this technology seems to be able to satisfy strict emission standards. Efforts in this field are currently directed toward the development of cheaper, noble metal-free catalytic materials characterized by high activity at low temperatures and long-term stability under reaction conditions. In the present thesis, oxidation of toluene has been investigated over supported platinum catalysts as well as over single and mixed metal oxide (MxOy) catalysts dispersed on high surface γ-Al2O3. Catalysts were characterized with respect to their specific surface area (BET), metal dispersion (selective chemisorption of CO), phase composition and MxOy crystallite size (XRD) and reducibility (H2-TPR, CO-TPR). Catalytic performance for the title reaction was investigated in the temperature range of 100-500oC, using a feed composition consisting of 0.1% toluene in air. For Pt/MxOy catalysts, it has been found that catalytic performance depends on the nature of the support, with Pt/CeO2 being the most active catalyst at low temperatures. The intrinsic reaction rate per surface platinum atom does not depend on Pt loading (0.5-5 wt.%), at least for Pt/Al2O3 catalyst, but the global reaction rate increases with increase of exposed metallic surface area. Reducible metal oxides, such as ceria, are active for the title reaction and catalytic performance is improved significantly with increase of specific surface area (SSA). However, the intrinsic reaction rate per unit surface area is the same regardless of SSA. Dispersion of MxOy on high surface inert supports, such as Al2O3, results in materials with relatively high catalytic activity, which is considerably higher for reducible, compared to irreducible metal oxides. Catalytic performance of MxOy/Al2O3 catalysts can be optimized by proper selection of MxOy loading. Best performing catalysts of this series include 60%MnOx, 90%CeO2 and 5%CuO on Al2O3 which, under the present experimental conditions, are able to completely convert toluene toward CO2 at temperatures lower than 350oC. Dispersion of Pt on MxOy/Al2O3 catalysts improves significantly the catalytic performance of irreducible MxOy but does not alter appreciably activity of reducible MxOy/Al2O3 catalysts. The catalytic oxidation of toluene has been investigated also over single and composite metal oxide catalysts supported on γ-Al2O3. Catalysts were synthesized with the impregnation method and were characterized with respect to their specific surface area (BET method), crystalline mode and mean crystallite size (XRD technique), as well as with respect to their reducibility (temperature programmed reduction with H2 or CO). The effects of the nature, loading and composition of catalytic materials on their performance for VOC combustion has been investigated. Optimal results were obtained over Al2O3-supported CuO, CeO2, MnO2 catalysts and their mixtures. For certain metal oxide combinations, e.g., 10%CuO-60%MnOx, 15%CuO-75%CeO2 and 30%MnOx-50%CeO2, activity was found to be comparable to that of supported noble metal catalysts. Measurements of reaction rates under differential reaction conditions showed that specific activity of these materials was up to one order of magnitude higher, compared to that of the corresponding single metal oxides, implying that synergistic effects are operable. Results of XRD experiments did not show formation of new phases, but mixed oxide catalysts were found to exhibit a higher reducibility compared to catalysts consisting of the corresponding single metal oxides. The synergic effect of metal oxides interaction on the oxidation reaction was studied employing TPD and TPO techniques. The more active catalyst, the higher the amount of desorbed toluene and the higher the amount of CO2 production in the in the TPD experiments. The TPO experiments indicate that the optimized composite catalysts produce lower amounts of CO2 at lower temperature, compared to the corresponding single metal oxides. The influence of the presence of a second VOC (propane) or of water on the oxidation of toluene was also investigated. Results showed that the presence of water or propane in the feed results in a decrease of catalytic activity, while the presence of toluene doesn’t have any influence in the catalytic oxidation of propane over the optimized composite catalysts. The effect of partial pressure of toluene on the kinetic reaction rate has been investigated over the optimum composite catalysts in the 270–320oC range using a feed stream consisting of 0.036– 0.341 vol%C7H8 and a constant concentration of oxygen (20.9 vol% O2). Result showed that increasing the partial pressure of toluene leads to an increase of the reaction rate. The orders of the reaction with respect to reactants for the optimized catalysts were determined by fitting the experimental data to an empirical power-law rate expression according to which the reaction rate is given by the following relationships: 2.abtolOrkPp= (1) .0.aERTkke= (2) Results of the present study show that the catalytic performance of certain Al2O3-supported composite metal oxide catalysts is comparable to that of conventional supported noble metal catalysts. These materials could provide the basis for the development of cost-effective catalysts for combustion of VOCs present in waste gas streams.

Σκοπός: Η μελέτη είχε ως σκοπό την διερεύνηση της ασφάλειας και της αποτελεσματικότητας των sirolimus-eluting stent, σε σχέση με τα απλά μεταλλικά stent, στα πλαίσια αγγειοπλαστικής των κνημιαίων αγγείων, σε ασθενείς με χρόνια κρίσιμη ισχαιμία του κάτω άκρου. Πρόκειται για μια προοπτική ελεγχόμενη, κλινική μελέτη με διπλό σκέλος. Τα stent τοποθετήθηκαν σε περιπτώσεις μη ικανοποιητικής αγγειοπλαστικής (δηλ. σε περιπτώσεις ελαστικής επαναφοράς-υπολειμματικής στένωσης >30% και σε περιπτώσεις διαχωρισμού). Οι ασθενείς ελέγχθηκαν κλινικά και αγγειογραφικά στο εξάμηνο και στο 1 έτος. Ασθενείς και μέθοδοι: 29 ασθενείς, εκ των οποίων 8 γυναίκες και 21 άνδρες, με μέση ηλικία τα 68,7 έτη υποβλήθηκαν σε αγγειοπλαστική στα κνημιαία αγγεία, με απλά μεταλλικά stent, ομάδα Β. Σε αυτή την ομάδα τοποθετήθηκαν απλά stent σε 65 αλλοιώσεις, εκ των οποίων 38 στενώσεις και 27 αποφράξεις σε συνολικά 40 κνημιαία αγγεία. Άλλοι 29 ασθενείς, 8 γυναίκες και 21 άνδρες, με μέση ηλικία τα 68,8 έτη αντιμετωπίστηκαν με sirolimus-eluting stent, ομάδα S. Σε αυτή την ομάδα αντιμετωπίστηκαν 66 αλλοιώσεις εκ των οποίων 46 στενώσεις και 20 αποφράξεις, σε 41 συνολικά αγγεία. Οι ασθενείς επανελέγχθηκαν κλινικά και με ενδαρτηριακή αγγειογραφία στους 6 μήνες και στο 1 έτος, μετά την αρχική επέμβαση. Έγινε στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων. Αποτελέσματα: Οι συνοδές νόσοι ήταν περισσότερες στην ομάδα S (όπως η συμπτωματική νόσος από την καρδιά και τις καρωτίδες, καθώς και η υπερλιπιδαιμία, p<0.05). Η τεχνική επιτυχία ήταν 96,6% (28/29 άκρα) στην ομάδα Β έναντι 100% (29/29 άκρα) στην ομάδα S (p=0.16) Στον επανέλεγχο εξαμήνου: Η βατότητα ήταν 68,1% στην ομάδα Β και 92,0% στην ομάδα S, (p<0.002). Τα μεγαλύτερα ποσοστά βατότητας των sirolimus-eluting stent, μετά από πολυπαραγοντική regression analysis είχαν OR 5.625, με 95% CI 1.711- 18.493, που ήταν στατιστικά σημαντικό (p=0.004). Η δυαδική επαναστένωση εντός του stent ήταν 55,3% ενώ η επαναστένωση στα άκρα του stent ήταν 66,0% στους ασθενείς με τα απλά μεταλλικά stent. Αντιθέτως τα ποσοστά στους ασθενείς με sirolimus-eluting stent ήταν 4,0% και 32,0% αντίστοιχα. Συγκεκριμένα η επαναστένωση εντός του stent είχε OR 0.067, με 95% CI 0.021-0.017, και η επαναστένωση στα άκρα του stent είχε OR 0.229 με 95% CI 0.099-0.533. Και τα δύο ήταν ήταν στατιστικά σημαντικά με p<0.001 και p=0.001, αντίστοιχα. Τα συνολικά ποσοστά επανεπέμβασης (TLR) στο εξάμηνο ήταν 17,0% στην ομάδα Β έναντι 4,0% στην ομάδα S, (OR 0.057, με 95% CI 0.008-0.426). Το αποτέλεσμα ήταν επίσης στατιστικά σημαντικό υπέρ των sirolimus stent. (p=0.02) Η διάσωση του άκρου ήταν 100% και στις δύο ομάδες. Η θνησιμότητα και ο ελάσσων ακρωτηριασμός στο εξάμηνο ήταν 6,9% και 17,2% στην ομάδα Β έναντι 10,3% και 3,4% στην ομάδα S (p=0.32 και p=0.04, αντίστοιχα). Στον επανέλεγχο έτους: Τα sirolimus-eluting stent σχετίζoνταν και πάλι με καλύτερη πρωτογενή βατότητα (OR 10.401, με 95% CI 3.425-31.589, p<0.001) και σημαντικά μειωμένη δυαδική επαναστένωση εντός του stent (OR 0.156, με 95% CI 0.060-0.407, p<0.001), καθώς και στα άκρα του stent. (OR 0.089, με 95% CI 0.023-0.349, p=0.001) Τα ποσοστά επανεπέμβασης στις βλάβες (TLR) ήταν πολύ μικρότερα στην ομάδα του sirolimus (OR 0.238, με 95% CI 0.067-0.841, p=0.026) . Δεν υπήρξαν στατιστικά σημαντικές διαφορές ανάμεσα στις δύο ομάδες Β και S όσον αφορά στα ποσοστά θνησιμότητας 10,3% έναντι 13,8%, στη διάσωση του άκρου 100% έναντι 96% και στους ελάσσονες ακρωτηριασμούς 17,2% έναντι 10,3% αντίστοιχα. Συμπεράσματα: Τα sirolimus-eluting stents περιορίζουν την ενδοθηλιακή υπερπλασία στα κνημιαία αγγεία. Η εφαρμογή τους έχει ως αποτέλεσμα την σημαντική μείωση των ποσοστών επαναστένωσης και μειώνει την ανάγκη για επανεπεμβάσεις. / Aim : The purpose of our study was to investigate the 6-month and 1-year angiographic and clinical outcome in the setting of a controlled clinical study. The study examined the safety and relative effectiveness of sirolimus-eluting stents opposed to conventional metal stents, in the infrapopliteal vessels, in patients with critical limb ischemia (CLI). The stents were used in a bail-out setting during infrapopliteal endovascular procedures, i. e. stenting was carried out in cases of suboptimal angioplasty results (recoil - residual stenosis >30%, or in cases of dissection, after angioplasty). Patients and Methods: Twenty-nine patients comprising 8 women and 21 men with a mean age of 68.7 years were submitted to infrapopliteal revascularization with conventional (bare) metal stents, called group B. In these patients 65 lesions were treated with bare stents, of whom 38 stenoses and 27 occlusions, in a total of 40 infrapopliteal vessels. Another 29 patients, again 8 women and 21 men, with a mean age of 68.8 years were treated with sirolimus-eluting stents, named group S. There were 66 lesions in this group with 46 of them stenoses and 20 occlusions, in a total of 41 arteries. Patients were followed-up with clinical examination and intrarterial angiography 6 months and 1 year after the procedure. Both results were subsequently analyzed statistically. 135 Results: Co morbidities like symptomatic cardiac and carotid disease, as well as hyperlipidemia were more prominent in group S (p<0.05). Technical success was 96.6% (28/29 limbs) in group B against 100.0% (29/29 limbs) in group S (p=0.16). During 6-month patient follow-up: Primary patency was 68.1% in group B opposed to 92.0% in group S (p<0.002). Sirolimus-eluting stents exhibited higher primary patency with OR 5.625 and 95% CI 1.711-18.493, which was statistically significant (p=0.004). Binary in-stent restenosis rate was 55.3% while in-segment restenosis was 66.0%, in patients who had received bare metal stents. In opposition the respective restenosis rates, in patients with sirolimus-eluting stents were 4.0% and 32.0%. Diminished in-stent (OR 0.067 with 95% CI 0.021-0.017) and insegment (OR 0.229 with 95% CI 0.099-0.533) binary restenosis were both statistically significant with p values being p<0.001 and p=0.001 respectively. Collective target lesion re-intervention (TLR) at 6 month follow-up was 17.0% in group B against 4.0% (OR 0.057 with 95% CI 0.008-0.426) in group S, which proved again statistically significant for sirolimus stents (p=0.02). Six-month limb salvage rate was 100% in both groups. Six-month mortality and minor amputation rates were respectively 6.9% and 17.2%, in group B versus 10.3% and 3.4%, in group S (p=0.32 and p=0.04, respectively). During 1-year patient follow-up: 136 SES were still related with better primary patency rate (OR 10.401 with 95% CI 3.425-31.589, p<0.001) and considerably lesser events of in-stent binary restenosis (OR 0.156, 95% CI 0.060-0.407, p<0.001) as well as insegment (OR 0.089, 95% CI 0.023-0.349, p=0.001) binary restenosis. Target lesion re-intervention (TLR), was much lower in the SES patients group during 1-year follow-up (OR 0.238 with 95% CI 0.067-0.841, p=0.026) . At 1 year follow-up there were no statistically significant differences among group B and group S regarding mortality (10.3% against 13.8%), limb salvage rates (100% vs. 96%) and minor amputation (17.2% vs. 10.3%). Conclusions: Sirolimus-eluting stents appear to limit intimal hyperplasia in the infrapopliteal vessels. The use of sirolimus-eluting stents decreases considerably restenosis rates in the infrapopliteal vessels and reduces the need for repeat interventions

Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη, η κατηγοριοποίηση και η ταξινόμηση των ιστολογικών σχέσεων μεταξύ των μεταλλικών ορυκτών. Με την συλλογή πληροφοριών δημιουργήθηκε ουσιαστικά ένας Άτλας Μεταλλικών Ιστών που εμπεριέχει τόσο την θεωρητική προσέγγιση της περιγραφής των κατηγοριών των μεταλλικών ιστών όσο και τη απεικόνιση των ιστολογικών σχέσεων από μακροσκοπικές, μικροσκοπικές φωτογραφίες και δισγράμματα. Ιστός (texture) είναι η αμοιβαία διευθέτηση και σχέση των κρυστάλλων ενός, ή διαφορετικών ορυκτών εντός του χώρου (δηλαδή σε τρείς διαστάσεις). Παρατηρείται με γυμνό μάτι, αλλά κυρίως με το μικροσκόπιο. Οι ιστοί χωρίζονται σε πρωτογενείς και δευτερογενείς. Οι πρωτογενείς ιστοί προέρχονται από καθίζηση των κρυστάλλων από τήγματα και από καθίζηση από υδροθερμικά διαλύματα. Οι δευτερογενείς ιστοί παράγονται από ψύξη (cooling), από μετεωρική εξαλλοίωση (weathering), από τεκτονική καταπόνηση (deformation) και από ανακρυστάλλωση (annealing).Ο ιστός δίνει πληροφορίες για τις συνθήκες γένεσης του κοιτάσματος, για τον μεταμορφισμό, για τον τεκτονισμό , για την εξαλλοίωση, για την ανακρυστάλλωση, για τον εμπλουτισμό του μεταλλεύματος και για τον τρόπο που μπορεί να γίνει η απόληψη του μετάλλου από το μετάλλευμα. Μικροσκοπικές μελέτες των ιστολογικών σχέσεων μεταλλευμάτων χρησιμοποιούνται για να διευκρινιστούν οι ορυκτολογικές παραγενέσεις , δηλαδή η σειρά αποθέσεως των μεταλλικών ορυκτών. / The field of this diploma thesis is the stady, the categorisation and the classification of the ore mineral textures. Collecting informations, we created an Atlas including the approaching description of the categories of ore mineral textures and the texture relations depiction of macroscopic, microscopic pictures and diagrams. Texture is a reciprocal regulation and relation of crystals,one or different minerals in space (in three dimensions). It can be observed with naked eye but mainly with the microscope. Textures can be classified to Primary Textures and Secondary Textures.Primary textures can form by subsidence of the crystals from melts and hydrothermal solutions. Secondary textures can be produced from cooling, weathering, deformation kai annealing. Textures inform you about deposits genesis conditions, metamorphism, pressure deformation, weathering, annealing, about ore enrichment and the way of the ore mineral seperation from the ore. Ore texture relations microscopic reseaches can be used to clarify mineral compositions, thus the ore mineral deposition order.