This paper reports on a review of the European literature about the impacts of having an electrically-assisted bike available to use, together with results from a trial in the UK city of Brighton, where 80 employees were loaned an electrically-assisted bike for a 6–8 week period. In the Brighton trial, three-quarters of those who were loaned an e-bike used them at least once a week. Across the sample as a whole, average usage was in the order of 15–20 miles per week, and was accompanied by an overall reduction in car mileage of 20%. At the end of the trial, 38% participants expected to cycle more in the future, and at least 70% said that they would like to have an e-bike available for use in the future, and would cycle more if this was the case. This is consistent with the results of the European literature which shows that when e-bikes are made available, they get used; that a proportion of e-bike trips typically substitutes for car use; and that many people who take part in trials become interested in future e-bike use, or cycling more generally.

The desire to counter multipath effects and improve communication links between mobile wireless systems in dense environment has led to much research in implementing antenna diversity. Space diversity, utilizing two or more antennas separated several wavelengths from one another, is one of the most popular method to achieve this operation. Meanwhile, polarization diversity, utilizing two orthogonal polarizations, has become more attractive in reducing cost and size of antenna systems. Polarization diversity is achieved using two orthogonal feeds to excite the two orthogonal polarization planes of the antenna. The challenge associated with designing dual polarized antennas is the need to reduce isolation between the feed and cross polarization level while maintaining a high efficiency. While a number of studies are successful in realizing polarization diversity, their antenna structure typically present more complex structures involving multiple layers. This thesis presents a novel method to implement polarization diversity on a miniature antenna using a simple planar structure. The antenna structure uses two crossed slots further miniaturized using a method derived from a recent study on miniaturized spiral slot antenna. At an operating frequency of ~ 1 GHz, the antenna is capable of achieving efficiency greater than 90% with a size as small as 0.08 .? x 0.08? The dual polarization operation is achieved by exciting the magnetic currents of the crossed slots with two orthogonal coplanar waveguide feeds. Simulation results of the proposed antenna yield an isolation > 15 dB with cross polarization levels > 10 dB. Theantenna structure was designed using CST Microwave Studio and the simulations were performed using IE3D simulation software.

Phased arrays are electromagnetic antenna systems comprised of many radiating elements and processing electronics. Radiating elements are typically positioned in an orderly grid within the antenna aperture. In the receive mode of operation, radiating elements capture some of the signal energy from incoming radiation and guide these signals to processing electronics. Signals are filtered and amplified to maintain the desired sensitivity and complexly weighted using circuits with reconfigurable amplification gain and phase delay. Finally, all signals are combined. The summation of these complexly weighted spatial samples forms a spatial filter in the same way complexly weighted temporal samples establish a temporal filter in a finite impulse response discrete-time filter. Therefore, a phased array behaves like a spatial filter that strongly favors signals arriving from a specific direction. This favored direction represents the look angle of its beam, and the shape of the beam directly relates to the complex weights applied to the signals in the array. Analogous to the flexibility offered by digital filters, phased arrays enable agile beam steering, sidelobe control, and multiple independent beams. These capabilities have revolutionized radar, radioastronomy, and communication systems. Phased arrays have increasingly employed printed circuit board (PCB) fabrication techniques and processes to maximize array channel density, achieve lower profile, and minimize component integration cost. A few applications which leverage these qualities include low-cost radar, mobile satellite communication (SATCOM), and intelligence, surveillance, and reconnaissance (ISR). Further, PCB-based arrays readily accommodate advancements in highly integrated beamforming radio frequency integrated circuits (RFICs), multi-chip modules, and RF micro-electro-mechanical system (MEMS) device technologies. On a prior effort, an integrated unit cell design was developed for a PCB-based SATCOM array application. However, the design failed to meet the requirements. The primary objective of this work is to demonstrate an improved design using systematic microwave design techniques and modern analysis tools to meet the requirements for the same application. The proposed design must improve gain, bandwidth, size, and manufacturability over the prior design. Additionally, the design must be generally extensible to phased array implementations across the SHF band (3-30 GHz). This work discusses the advantages of phased arrays over continuous apertures (e.g. reflectors), reviews phased array theory, and proposes an improved unit cell design. The proposed design is 35% smaller than a dime and consists of an orthogonally-fed, slot-coupled stacked patch antenna and dual-stage branchline coupler implemented in a multilayer PCB. Within the operating band from 10.7 to 14.5 GHz, the design achieves an average return loss of 15 dB, a uniform radiation pattern with peak realized gain of 4.8 to 7.0 dBic, cross-polarization level below -17 dB, and stable performance in a closely-spaced array. When configured in an array, the design supports X/Ku-band SATCOM in full-duplex operation, electronically rotatable polarization, and a 47.5˚ grating lobe free conical scan range. Further, a Monte Carlo analysis proves the design accommodates tolerances of material properties and manufacturing processes, overcoming a major challenge in PCB-based high frequency antenna design.

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O objetivo deste estudo foi o desenvolvimento de compósitos poliméricos flexíveis e altamente condutores elétricos preparados por moldagem por compressão e por fabricação de filamentos fundidos (FFF) para possíveis aplicações como materiais piezoresistivos ou piezoelétricos para sensores de compressão. Compósitos baseados em misturas de poli(fluoreto de vinilideno)/poliuretano termoplástico (PVDF/TPU) como matriz e contendo várias frações de negro de fumo-polipirrol (CB-PPy) como aditivo condutor foram preparados. Diversas técnicas de caracterização foram realizadas para avaliar as propriedades mecânicas, térmicas, químicas e elétricas, morfologia e printabilidade dos materiais investigados. Primeiro, blendas de PVDF/TPU com diferentes composições foram produzidas por mistura por fusão seguida de moldagem por compressão. Os resultados mostraram que a flexibilidade desejada para os materiais foi melhorada com a adição de TPU aos compósitos de PVDF. As imagens SEM evidenciaram a obtenção de uma blenda co-contínua com 50/50 vol% de PVDF/TPU. As blendas compostas de PVDF/TPU 38/62 vol% e a blenda co-contínua de PVDF/TPU 50/50 vol% foram selecionadas como matrizes para a preparação de compósitos moldados por compressão e impressos em 3D a fim de alcançar uma ótima combinação entre condutividade, propriedades mecânicas e printabilidade. Várias quantidades de negro de fumo-polipirrol, de 0 a 15%, foram adicionadas às blendas selecionadas para aumentar a condutividade elétrica dos compósitos e possivelmente atuar como agente nucleante para a fase cristalina do PVDF a fim de aumentar sua resposta piezoelétrica. A adição de CB-PPy aumentou a condutividade elétrica de todos os compósitos. No entanto, a condutividade elétrica dos compósitos baseados em blendas co-contínuas PVDF/TPU 50/50 vol% foi maior do que as encontradas para os compósitos de PVDF/TPU 38/62 vol% com mesma concentração de aditivo. De fato, o limiar de percolação elétrico dos compósitos com blenda co-contínua foi de 2%, enquanto o limiar de percolação elétrico dos compósitos compostos da blenda não contínua foi de 5%. Com relação às propriedades mecânicas, a incorporação do aditivo condutor nas blendas resultou em materiais mais rígidos com maior módulo de elasticidade, menor alongamento na ruptura e maior módulo de armazenamento. O módulo de armazenamento (G') e a viscosidade complexa (η*) dos compósitos aumentaram com a adição de CB-PPy. O limiar de percolação reológico foi de 3% para PVDF/TPU/CB-PPy 38/62 vol% e 1% para PVDF/TPU/CB-PPy 50/50 vol%, indicando que uma quantidade maior de carga poderia comprometer a processabilidade dos compósitos. A adição de CB-PPy também resultou na redução dos valores de Tg e Tm dos compósitos devido à redução da mobilidade das cadeias poliméricas. Com base na condutividade elétrica e no comportamento mecânico dos compósitos, três composições diferentes foram selecionadas para a extrusão de filamentos para serem posteriormente utilizados no processo de impressão 3D. No geral, as peças impressas em 3D apresentaram propriedades mecânicas e elétricas inferiores devido à presença de vazios, defeitos e camadas sobrepostas que podem dificultar o fluxo de elétrons. Os valores de condutividade elétrica dos compósitos impressos em 3D de PVDF/TPU/CB-PPy 38/62 vol% contendo 5% e 6% de CB-PPy são de uma a sete ordens de grandeza menores do que os encontrados para os compósitos com a mesma composição moldados por compressão. Mesmo que o valor da condutividade elétrica para o compósito PVDF/TPU 38/62 vol% com 6% de CB-PPy moldado por compressão foi de 1,94x10-1 S•m-1, o compósito impresso em 3D com a mesma composição mostrou um valor muito baixo de condutividade elétrica de 6,01x10-8 S•m-1. Por outro lado, o compósito co-contínuo de PVDF/TPU 50/50 vol% com 10% de aditivo impresso em 3D apresentou um alto valor de condutividade elétrica de 4,14×100 S•m-1 mesmo após o processo de impressão. Além disso, as respostas piezoresistivas dos compósitos foram investigadas. Para os compósitos PVDF/TPU/CB-PPy 38/62 vol%, as amostras moldadas por compressão e impressas em 3D com 5% e 6% de CB-PPy exibiram boa resposta piezoresistiva. No entanto, apenas os compósitos com 6% de aditivo apresentaram valores elevados de sensibilidade e gauge factor, atuação em ampla faixa de pressão e respostas piezoresistivas reprodutíveis durante a aplicação de 100 ciclos de compressão/descompressão para ambos os métodos de fabricação. Por outro lado, para os compósitos co-contínuos de PVDF/TPU/CB-PPy apenas a amostra moldada por compressão com 5% de CB-PPy apresentou respostas piezorresistivas boas e reprodutíveis. A cristalinidade e o teor de fase β do PVDF foram investigados para os compósitos. Embora o grau de cristalinidade das amostras tenha diminuído com a adição de CB-PPy, a porcentagem de fase β no PVDF aumentou. O coeficiente piezoelétrico d33 das amostras aumentou com a porcentagem de fase β. A adição de 6% ou mais de CB-PPy foi necessária para aumentar significativamente o coeficiente piezoelétrico (d33) dos compósitos. O conteúdo de fase β e as respostas piezoelétricas do PVDF foram menores para as amostras preparadas por FFF. Por fim, como pesquisa colateral, a eficiência de blindagem contra interferência eletromagnética (EMI-SE) foi medida para todos os compósitos. Compósitos com maior condutividade elétrica apresentaram melhor blindagem da radiação eletromagnética. Além disso, os compósitos baseados na blenda co-contínua apresentaram maior eficiência de blindagem contra EMI do que os compósitos de PVDF/TPU 38/62 vol%. O principal mecanismo de blindagem foi a absorção para todos os compósitos. As amostras preparadas por FFF apresentaram respostas de EMI-SE menores quando comparadas às amostras moldadas por compressão. / The aim of this study was the development of flexible and highly electrically conductive polymer composites via compression molding and fused filament fabrication for possible applications as piezoresistive or piezoelectric materials for pressure sensors. Composites based on blends of poly(vinylidene fluoride)/thermoplastic polyurethane (PVDF/TPU) as matrix and containing various fractions of carbon black-polypyrrole (CB-PPy) as conductive filler were prepared. Several characterization techniques were performed in order to evaluate the mechanical, thermal, chemical and electrical properties, morphology and printability of the investigated materials. First, PVDF/TPU blends with different compositions were prepared by melt compounding followed by compression molding. The results showed that the flexibility aimed for the final materials was improved with the addition of TPU to PVDF composites. SEM images evidenced the achievement of a co-continuous blend comprising 50/50 vol% of PVDF/TPU. The blends composed of PVDF/TPU 38/62 vol% and the co-continuous blend of PVDF/TPU 50/50 vol% were selected as matrices for the preparation of compression molded and 3D printed composites in order to achieve an optimal compromise between electrical conductivity, mechanical properties and printability. Various amounts of carbon black-polypyrrole, from 0 up to 15%, were added to the selected blends in order to rise the electrical conductivity of the composites and to possible act as nucleating filler for the β crystalline phase of PVDF in order to increase its piezoelectric response. The addition of CB-PPy increased the electrical conductivity of all composites. However, the electrical conductivity of composites based on PVDF/TPU 50/50 vol% co-continuous blends was higher than those found for PVDF/TPU 38/62 vol% composites at the same filler content. Indeed, the electrical percolation threshold of the conductive co-continuous composite blends was 2%, while the electrical percolation threshold of the composites with the nonco-continuous composite blends was 5%. With respect to the mechanical properties, the incorporation of the filler into the blends leaded to more rigid materials with higher elastic modulus, lower elongation at break and higher storage modulus. The storage modulus (G’) and complex viscosity (η*) of the composites increased with the addition of CB-PPy. The rheological percolation threshold was found to be 3% for PVDF/TPU/CB-PPy 38/62 vol% and 1% for PVDF/TPU/CB-PPy 50/50 vol%, indicating that higher amount of filler could compromise the processability of the composites. The addition of CB-PPy also resulted in a reduction on the Tg and Tm values of the composites due to the reduction of the mobility of the polymeric chains. Based on the electrical conductivity and mechanical behavior of the composites, three different compositions were selected for the extrusion of filaments to be used in a 3D printing process. Overall, the 3D printed parts presented lower mechanical and electrical properties because of the presence of voids, defects and overlapping layers that can hinder the flow of electrons. The electrical conductivity values of PVDF/TPU/CB-PPy 38/62 vol% composites containing 5% and 6 wt% of CB-PPy 3D printed samples are one to seven orders of magnitude lower than those found for compression molded composites with the same composition. Even if the electrical conductivity value for PVDF/TPU 38/62 vol% compression molded composite with 6% of CB-PPy was as high as 1.94x10-1 S•m-1, the 3D printed composite with same composition showed a very low electrical conductivity of 6.01x10-8 S•m-1. On the other hand, the 3D printed co-continuous composite PVDF/TPU 50/50 vol% with 10% of filler displayed a high value of electrical conductivity of 4.14×100 S•m-1 even after the printing process. Moreover, the piezoresistive responses of the composites were investigated. For PVDF/TPU/CB-PPy 38/62 vol% composites, the compression molded and 3D printed samples with 5% and 6% of CB-PPy exhibited good piezoresistive response. However, only the composites with 6% displayed high sensitivity and gauge factor values, large pressure range and reproducible piezoresistive responses under 100 cycles for both methods. On the other hand, for PVDF/TPU/CB-PPy co-continuous composites only the compression molded sample with 5% of CB-PPy presented good and reproducible piezoresistive responses. The crystallinity and β phase content of PVDF were investigated for the composites. Althought the degree of crystallinity of the samples decreased with the addition of CB-PPy, the percentage of β phase in PVDF was increased. The piezoelectric coefficient d33 of the samples increased with the percentage of β phase. The addition of 6% or more of CB-PPy was necessary to increase significatively the piezoelectric coefficient (d33) of the composites. The β phase content and piezoelectric responses of PVDF were lower for samples prepared by FFF. Finally, as a collateral research, the electromagnetic interference shielding effectiveness (EMI-SE) were measured for all composites. Composites with higher electrical conductivity showed better shielding of the electromagnetic radiation. In addition, composites based on the co-continuous blend displayed higher EMI shielding efficiency than 38/62 vol% composites. The main mechanism of shielding was absorption for all composites. Specimens prepared by FFF displayed diminished EMI-SE responses when compared to compression molded samples. / Lo scopo di questo studio è lo sviluppo di compositi polimerici flessibili e ad elevata conducibilità elettrica tramite stampaggio a compressione e manifattura additiva (fused filament fabrication) per possibili applicazioni come materiali piezoresistivi o piezoelettrici in sensori di pressione. In particolare, sono stati preparati compositi a base di miscele di poli(vinilidene fluoruro)/poliuretano termoplastico (PVDF/TPU) come matrice e contenenti varie frazioni di nerofumo-polipirrolo (CB-PPy) come riempitivo conduttivo. Sono state utilizzate diverse tecniche di caratterizzazione al fine di valutare le proprietà meccaniche, termiche, chimiche ed elettriche, la morfologia e la stampabilità dei materiali ottenuti. In primo luogo, miscele PVDF/TPU con diverse composizioni sono state preparate mediante mescolatura allo stato fuso seguita da stampaggio a compressione. I risultati hanno mostrato che la flessibilità del PVDF viene notevolemente migliorata dall’aggiunta di TPU. Le immagini SEM hanno evidenziato il raggiungimento di una miscela co-continua per una composizione 50/50% in volume di PVDF/TPU. Le miscele composte da PVDF/TPU 38/62 vol% e la miscela co-continua di PVDF/TPU 50/50 vol% sono state selezionate come matrici per la preparazione di compositi per stampaggio a compressione e manifattura additiva al fine di ottenere un compromesso ottimale tra conducibilità, proprietà meccaniche e stampabilità. Alle miscele selezionate sono state aggiunte varie quantità di nerofumo-polipirrolo, dallo 0 al 15%, per aumentare la conducibilità elettrica dei compositi ed eventualmente fungere da additivo nucleante per la fase β cristallina del PVDF al fine di aumentarne la risposta piezoelettrica. L'aggiunta di CB-PPy ha aumentato la conduttività elettrica di tutti i compositi. Tuttavia, la conduttività elettrica dei compositi basati su miscele co-continue di PVDF/TPU 50/50% in volume era superiore a quella trovata per compositi PVDF/TPU 38/62% in volume con lo stesso contenuto di riempitivo. Infatti, la soglia di percolazione elettrica delle miscele conduttive era del 2%, mentre la soglia di percolazione elettrica dei compositi con miscele composite non continue era del 5%. Per quanto riguarda le proprietà meccaniche, l'incorporazione del riempitivo nelle mescole ha portato a materiali più rigidi con modulo elastico più elevato, allungamento a rottura inferiore e modulo conservativo più elevato. Il modulo conservativo (G') e la viscosità complessa (η*) dei compositi sono aumentate con l'aggiunta di CB-PPy. La soglia di percolazione reologica è risultata essere del 3% per PVDF/TPU/CB-PPy 38/62 vol% e dell'1% per PVDF/TPU/CB-PPy 50/50 vol%, indicando che una maggiore quantità di riempitivo potrebbe compromettere la processabilità dei compositi. L'aggiunta di CB-PPy ha comportato anche una riduzione dei valori di Tg e Tm dei compositi a causa della riduzione della mobilità delle catene polimeriche. Sulla base della conduttività elettrica e del comportamento meccanico dei compositi, sono state selezionate tre diverse composizioni per l'estrusione di filamenti da utilizzare in un processo di stampa 3D. Nel complesso, le parti stampate in 3D presentavano proprietà meccaniche ed elettriche inferiori a causa della presenza di vuoti, difetti e strati sovrapposti che possono ostacolare il flusso di elettroni. I valori di conducibilità elettrica dei compositi PVDF/TPU/CB-PPy 38/62 vol% contenenti il 5% e il 6% di CB-PPy di campioni stampati in 3D sono da uno a sette ordini di grandezza inferiori a quelli trovati per i compositi stampati a compressione con la stessa composizione. Anche se il valore di conducibilità elettrica per il composito stampato a compressione PVDF/TPU 38/62 vol% con il 6% di CB-PPy era pari a 1,94x10-1 S•m-1, il composito stampato in 3D con la stessa composizione ha mostrato un valore molto basso di conducibilità elettrica, pari a 6,01x10-8 S•m-1. D'altra parte, il composito PVDF/TPU 50/50 vol% stampato in 3D con il 10% di riempitivo ha mostrato un elevato valore di conducibilità elettrica, pari a 4,14 × 100 S•m-1, anche dopo il processo di stampa. Inoltre, sono state studiate le risposte piezoresistive dei compositi. Per i compositi PVDF/TPU/CB-PPy 38/62 vol%, i campioni stampati a compressione e stampati in 3D con il 5% e il 6% di CB-PPy hanno mostrato una buona risposta piezoresistiva. Tuttavia, solo i compositi con il 6% hanno mostrato valori di sensibilità e gauge factor elevati, ampio intervallo di pressione e risposte piezoresistive riproducibili in 100 cicli per entrambi i metodi. D'altra parte, per i compositi co-continui PVDF/TPU/CB-PPy solo il campione stampato a compressione con il 5% di CB-PPy ha presentato risposte piezoresistive adeguate e riproducibili. La cristallinità e il contenuto di fase β del PVDF sono stati studiati per i compositi. Sebbene il grado di cristallinità dei campioni diminuisca con l'aggiunta di CB-PPy, la percentuale di fase β in PVDF risulta aumentata. Il coefficiente piezoelettrico d33 dei campioni aumenta anch’esso con la percentuale di fase β. L'aggiunta del 6% o più di CB-PPy è stata necessaria per aumentare significativamente il coefficiente piezoelettrico (d33) dei compositi. Il contenuto di fase β e le risposte piezoelettriche del PVDF sono inferiori per i campioni ottenuti mediante stampa 3D. Infine, come ricerca collaterale, è stata misurata l'efficacia della schermatura contro le interferenze elettromagnetiche (EMI-SE) per tutti i compositi. I compositi con una maggiore conduttività elettrica hanno mostrato una migliore schermatura della radiazione elettromagnetica. Inoltre, i compositi basati sulla miscela co-continua hanno mostrato un'efficienza di schermatura EMI maggiore rispetto ai compositi a 38/62% in volume. Per tutti i compositi, il principale meccanismo di schermatura è l'assorbimento. I campioni preparati mediante manifattura additiva hanno mostrato risposte EMI-SE inferiori rispetto ai campioni stampati a compressione.

Nano-emitters are the new generation of laser devices. A photonic-crystal cavity, which highly confines light in small volumes, in combination with quantum-dots can enhance the efficiency and lower the threshold of this device. The practical realisation of a reliable, electrically pumped photonic-crystal laser at room-temperature is, however, challenging. In this project, a design for such a laser was established. Its properties are split up into electrical, optical and thermal tasks that are individually investigated via various device simulations. The resulting device performance showed that with our design the quantum-dots can be pumped in order to provide gain and to overcome the loss of the system. Threshold currents can be as low as 10’s of μA and Q-factors in the range of 1000’s. Gallium arsenide wafers were grown according to our specifications and their diode behaviour confirmed. Photonic-crystal cavities were fabricated through a newly developed process based on a TiOₓ hard-mask. Beside membraned cavities, also cavities on oxidised AlGaAs were fabricated with help to a unique hard-mask removal method. The cavities were measured with a self-made micro-photoluminescence setup with the highest Q-factor of 4000 for the membrane cavity and a remarkable 2200 for the oxide cavity. The fabrication steps, regarding the electrically pumped photonic-crystal laser, were developed and it was shown that this device can be fabricated. During this project, a novel type of gentle confinement cavity was developed, based on the adaption of the dispersion curve (DA cavity) of a photonic-crystal waveguide. Q-factors of as high as 600.000 were measured for these cavities made in Silicon.

O objetivo deste trabalho foi de estudar processos de transporte eletrônico em dispositivos a base de semicondutores orgânicos através de técnicas avançadas, como ressonância magnética detectada eletricamente (RMDE) e espectroscopia de impedância elétrica em corrente alternada. Além destas, medidas de ressonância paramagnética eletrônica (RPE) convencional também foram realizadas de forma a complementar as medidas de RMDE. Os dispositivos e materiais estudados foram: (hole-only e PLED) de MEH-PPV, polianilina e OLED multicamadas de Alq3 e -NPD. A técnica de RMDE mede a variação de condutividade da amostra na condição de ressonância magnética, permitindo relacionar processos microscópicos com os seus efeitos nos processos de transporte eletrônico. Os estudos de RPE e RMDE em polianilina mostraram uma transição entre os tipos de spin observados em função da temperatura. Os resultados obtidos indicam que o sinal de RPE se deve principalmente a estados de superfície, enquanto a técnica de RMDE permite observarmos também estados do volume, dependendo da forma de preparação dos dispositivos e dos parâmetros utilizados nas medidas. O sinal de RMDE foi atribuído ao hopping de pólarons intercadeias poliméricas. Nos dispositivos de MEH-PPV, o sinal de RMDE apresenta duas componentes, uma foi atribuída à fusão de pólarons negativos para formar bipólarons negativos e a outra foi atribuída à fusão de pólarons positivos. A deficiência na emissão de luz de alguns dos PLEDs estudados foi atribuída ao desbalanceamento de injeção de cargas, que pode ser observado pela diferença de intensidade entre as componentes do sinal. Nos OLEDs a base de Alq3, medidas de espectroscopia de impedância elétrica em função da voltagem dc (Vdc) mostraram um acúmulo de cargas nas interfaces internas do dispositivo, em baixas tensões. Entretanto, para valores mais altos de Vdc, quando começa o processo de recombinação, foi observado um fenômeno pouco estudado na literatura, conhecido como capacitância negativa. Possíveis abordagens a este problema foram propostas / The subject of this work is the investigation of electronic transport processes in organic semiconductors based devices using advanced techniques, such as electrically detected magnetic resonance (EDMR) and ac electrical impedance spectroscopy. Electron Paramagnetic Resonance (EPR) measurements were also carried out to complement the EDMR results. The studied devices and materials were: MEH-PPV hole-only devices and PLEDs, polyaniline and multilayer Alq3 and -NPD based OLEDs. EDMR measures the sample conductivity variation during magnetic resonance condition, which allows relating microscopic processes to its effects on electronic transport processes. EPR and EDMR investigations on polyaniline showed a transition between two kinds of observed spins as a function of temperature. The results indicate that EPR probes especially surface paramagnetic states, while EDMR allows observing both surface and bulk paramagnetic states, depending on how devices are prepared and on some measurement parameters. The EDMR signal was assigned to interchain hopping of pólarons. On MEH-PPV devices, the EDMR signal was composed of two lines, one was attributed to negative pólarons fusion to form negative bipólarons and the other was assigned to positive pólarons fusion. The light emitting deficiency presented by some of the PLEDs investigated was assigned to a misbalanced charge injection, what could be observed by the difference between the intensity of the two components. Impedance spectroscopy measurements on Alq3 based OLEDs as a function of the dc voltage (Vdc) showed charge accumulation at the inner interfaces of the device at low Vdc values. However, at higher Vdc values, when recombination starts to take place, a strange phenomenon, usually called negative capacitance, was observed. Possible approaches were proposed

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-04-19T17:05:39Z No. of bitstreams: 1 Tiago di Giovani Lunardi_.pdf: 6951536 bytes, checksum: 4d60fac658887a2701421d77cb011f8d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-19T17:05:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tiago di Giovani Lunardi_.pdf: 6951536 bytes, checksum: 4d60fac658887a2701421d77cb011f8d (MD5) Previous issue date: 2018-03-21 / HT Micron / Por muitos anos a liga metálica mais utilizada como solda foi a liga Pb-Sn, material maleável e de baixa temperatura de fusão. Com a diretiva europeia 2002/95/CE (conhecida como diretiva RoHS), é homologada a suspensão do uso de substâncias nocivas como o chumbo. Ocorre a necessidade de substituir a liga de solda Pb-Sn por novos materiais e as mais utilizadas deste então são as ligas da família SAC (abreviação dos elementos que compõe a liga - Sn-Ag-Cu). Essa liga, funde em temperaturas superiores a 210ºC, o que pode vir a danificar os componentes eletrônicos, cada vez menores e com mais funções. Surge então a possibilidade da utilização de adesivos eletricamente condutivos. Estes são formulados, em sua maioria, utilizando-se partículas de prata e outros metais bons condutores como ouro e níquel, dispersas em uma matriz polimérica. Dessa forma, há economia de metais, frente à utilização de pastas de solda. Este trabalho propõe três formulações para adesivos eletricamente condutivos, obtidos a partir de uma resina epóxi com butadieno e com diferentes tipos de partículas condutivas: nanotubos de carbono e prata com diferentes morfologias. Todos os materiais foram caracterizados quanto as suas características físicas, morfológicas e elétricas através das técnicas de MEV, medição da resistência elétrica pelo método 4 pontas, choque térmico e envelhecimento. A resistência elétrica de cada material e a resistência de contato foram testadas e comparadas com adesivos comerciais e a referência solda metálica SAC305. Foi identificado que os adesivos demonstraram resiliência em relação ao contato com a PCI mesmo após sucessivos ciclos de envelhecimento em 85°C com 85% UR ou ensaios de choque térmico. A resistência elétrica medida no adesivo formulado a partir das nanofolhas de prata aproxima-se muito dos valores obtidos com a referência comercial, na ordem de 10-4 cm. Foi também o único material que apresentou variação de resistência elétrica inferior a 20% após o choque térmico, comprovando seu bom desempenho frente às demais formulações deste trabalho. / For many years the most commonly used metal alloy as solder was the Pb-Sn alloy, a malleable material with a low melting temperature. With the European Directive 2002/95/CE (as known as RoHS Directive), the suspension of the use of hazardous substances such as lead is approved. It is necessary to replace the Pb-Sn solder alloy with new materials and the most used of these are the alloys of the SAC family (metal alloy composed by Sn-Ag-Cu). This alloy melts at temperatures above 210°C, which can damage the electronic components, that are becoming smaller and with more functions. The possibility of using electrically conductive adhesives arises. These are mostly formulated using silver particles and other good conducting metals such as gold and nickel, dispersed in a polymer matrix. In this way, there is economy of metals, compared to the use of solder pastes. This work proposes three formulations for electrically conductive adhesives, obtained from an epoxy resin with butadiene with different types of conductive fillers: carbon nanotubes and silver with different morphologies. All the materials were characterized as their physical, morphological and electrical characteristics through MEV, electrical resistance measurement by the 4-point probes method, thermal shock and aging. Electrical resistance of each material and the contact resistance were tested and compared with commercial adhesives and the reference SAC305 alloy solder. It was identified that the adhesives demonstrated resilience in relation to the contact with the PCI even after successive aging cycles at 85°C with 85% RH or thermal shock tests. Electrical resistance measured on the adhesive formulated using silver nanosheets is very close to the values obtained with the commercial reference, in the order of 10-4 cm. It was also the only material that presented less than 20% variation of electrical contact resistance after thermal shock, proving its good performance against the other formulations of this work.

In this thesis, design and development and manufacturing processes of an industrial type vacuum sweeper is presented. Thesis is financially supported by Ministry of Industry and Trade-Turkey and M&uuml / san A.S. (Makina &Uuml / retim Sanayi ve Ticaret A.S.) under SAN-TEZ project number 00028.STZ.2007-1. It is aimed to make innovative design changes and developments on the M&uuml / san VSM 060 type vacuum sweeper. To achieve this aim, alternative configuration designs are prepared by using commercial 3D modeling program, Catia&trade / V5. Basic vehicle structure is constructed. New M&uuml / san VSM 060 will be a fully electrically driven vehicle. All subsystems will be activated by using electrical motors whose power is supplied by batteries. All subsystems are mounted on the chassis which is a welded frame structure made up of 60x40x2 St37-2 grade steel tubes. Finite element analysis (FEA) of the chassis is performed by using commercial structural finite element analysis tools MSC Patran pre and post processor and MSC Nastran solver. Moment calculations are done for structural parts. Cleaning system of the new VSM 060 vehicle is decided to be a combination of mechanical and vacuum cleaning systems. An elevator system will be integrated in addition to vacuum system to pick up coarse particles. The vacuum system will mainly be utilized for very small size particle collection. Computational fluid dynamics (CFD) analyses are done by Punto M&uuml / hendislik Ltd. Sti. for the whole cleaning system components by using CFdesign, an upfront CFD analysis tool.