Praktiska inslag i fysikundervisning spelar en betydande roll för elevernas lärande. Praktiska undersökande och utforskande arbetssätt gynnar elevernas kunskapsutveckling och deras uppfattning kring nya begrepp. I skolan och särskilt under gymnasiet börjar eleverna gradvis att utveckla och praktisera sitt lärande och använda sin observations- och analysförmåga för att dra slutsatser. Genom vetenskaplig och teknisk utveckling av exempelvis datorsimuleringsteknik har möjligheter att använda animeringar och interaktiva simuleringar uppkommit för att användas i utbildningssammanhang. I detta examensarbete undersöker vi två olika labborativa läraktiviteter inom fysikundervisning. Labborativa läraktiviteter utgörs dels av laboration med traditionell fysisk utrustning, dels av laboration med digitala PhET (Physics Education Technology) datorsimuleringar. Det område inom fysikundervisningen som omfattas i studien är elevernas möjlighet att utveckla konceptuella uppfattningar och förståelse om parallellkopplade elektriska kretsar. I denna fallstudie har vi följt 40 niondeklassare som vi slumpmässigt delat upp i två kontrollgrupper. 20 elever har arbetat med en traditionell laboration med fysiskt lärmaterial i form av olika elektriska kretskomponenter som ska kopplas ihop medan de andra övriga 20 eleverna har arbetat med en laboration med användning av ett digitalt verktyg i form av Circuit Construction Kit: DC-Lab i- PhET-datorsimuleringsmiljön. Undersökningen handlar om att utforska likheter och skillnader i elevernas upplevelser och uppfattningar av begreppet parallellkopplade elektriska kretsar i de två olika labborativa läraktiviteterna, samt att utforska vilka missuppfattningar som kan uppstå hos eleverna efter att ha deltagit i de två olika labborativa läraktiviteterna. Data utgörs av elevernas svar som fritexter till enkätfrågor efter genomförandet av laborationerna, vilket avspeglar elevernas upplevelser och uppfattningar av begreppet parallellkopplade elektriska kretsar i de två olika labborativa läraktiviteterna. I denna fallstudie används en deduktiv tematisk analysmetod för att identifiera likheter och skillnader i elevernas upplevelser och uppfattningar av den parallellkopplade elektriska kretsen under de två laborativa läraktiviteterna, samt att undersöka vilken laborativ läraktivitet som gynnar elevernas uppfattning av den parallellkopplade elektriska kretsen och deras lärande. Teoretiskt ramverk för analysen baseras på en del av Ingerman m.fl. (2007) kategorisystem. Resultatet av vår studie indikerar att en del av eleverna upplevde och tolkade den parallellkopplade elektriska kretsen på olika sätt under de laborativa läraktiviteterna. En del av eleverna som arbetade med traditionell fysisk utrustning missuppfattade hur den parallellkopplade elektriska kretsen fungerade, medan elever som använde CCK-PhET-simuleringsverktyget uppvisade en högre grad av förståelse om den parallellkopplade elektriska kretsen jämfört med elever som använde traditionell fysisk utrustning. Detta visar hur dessa två olika typer av laborationer kan påverka elevernas kunskapsutveckling och lärande. Resultaten av studien skulle kunna ge lärare inblick för att utforma undervisning som främjar elevernas kunskapsutveckling inom fysikundervisning. / Practical elements in physics education play a significant role in students' learning. Hands-on investigative and exploratory methods promote students' experiences and their understanding of various new concepts. In school, and especially during high school, students gradually develop and practice their learning and use their observational skills and analysis to draw conclusions. Through scientific and technological developments, such as computer simulation technology, opportunities arise to use animations and interactive simulations have emerged for use in educational contexts. In this thesis, we investigate two different lab-based learning activities in physics education. Lab-based learning activities consist of traditional physical equipment experimentation and digital PhET (Physics Education Technology) simulation-based experimentation. The area of physics education covered is students' ability to develop conceptual understandings of parall elelectrical circuits. In this case study, we followed 40 ninth-grade students whom we randomly divided into two control groups. Twenty students worked on a traditional laboratory experiment with physical learning materials consisting of different electrical circuit components that needed to be connected, while the other 20 students worked on a digital laboratory experiment using a Circuit Construction Kit: DC-Lab in the PhET simulation environment. The study aims to explore similarities and differences in students' experiences and perceptions of the concept of parallel electrical circuits in the two different lab-based learning activities, as well as to investigate any misconceptions that may arise in students after participating in the two different lab-based learning activities. Data consists of students' responses as free-text answers to survey questions after completing the experiments, reflecting students' experiences and perceptions of the concept of parallel electrical circuits in the two different lab-based learning activities. In this case study, we use a deductive thematic analysis method to identify similarities and differences in students' experiences and perceptions of the parallel electrical circuit during the two lab-based learning activities, as well as to investigate which lab-based learning activity benefits students' understanding of the parallel electrical circuit and their learning. The theoretical framework for analysis is based on a part of Ingerman et al.'s (2007) categorization system. The results of our study indicate that some students experienced and interpreted the parallel electrical circuit differently during the lab-based learning activities. Some students who worked with traditional physical equipment showed misconceptions about how the parallel electrical circuit worked, while students who used the CCK-PhET simulation tool demonstrated a higher level of understanding of the parallel electrical circuit compared to students who used traditional physical equipment. This shows how the two different types of lab-based learning activities can affect students' knowledge development and learning. The results of the study could provide teachers with input to design teaching that promotes students' knowledge development in physics education.

In light of the emerging consequences of climate change, there is a need for a sustainable transition of the marine sector, including waterborne transport systems, towards implementation of fossil free fuels and technologies. The thesis limits its scope to solely include passenger ferries that are suitable for calm waters and often operates on shorter distances, which are often incorporated in a public transport system and/or archipelago traffic. As there is limited literature available on the subject, this thesis aims to contribute to a wider knowledge of what is required to enable a sustainable transition of a waterborne transport system. Moreover, due to high investment costs and risks associated with low- and zero emission vessels, waterborne transport is often not prioritized when transitioning a public transport system. Thus, the following research questions were answered: Which aspects are vital to enable a sustainable transition of a waterborne transport system? Which actors influence and play a crucial role in the sustainable transition of a waterborne transport system? To answer the research questions, a literature review and an interviewstudy was conducted. The results present seven major aspects, with related sub aspects, and fourteen actors were identified. The results uncover that there is a need for collaborations, clear division of roles along with responsibilities, renewed perception of waterborne transport’s possible adaptations and allocation of funding in order to enable a widespread sustainable transition of a waterborne transport system. Moreover, the thesis presents a matrix that can be used to uncover potential power and knowledge imbalances between the actors within the system. Lastly, the results of the thesis contributes to the field by allowing actors to gain insight of what is vital for a transition from a system perspective. / Med anledning av de rådande och växande konsekvenserna av klimatförändringar existerar det ett behov av en hållbar omställning av den marina sektorn, som inkluderar vattenburna transportsystem, mot implementering av fossilfria bränslen och teknologier. Examensarbetet avgränsar uppsatsens omfattning till att enbart inkludera passagerarfärjor som är lämpliga för lugna vatten och som ofta trafikerar kortare sträckor, samt där de ofta är en del av ett kollektivtrafiksystem och/eller skärgårdstrafik. Eftersom det finns begränsad litteratur tillgänglig kring ämnet, syftar denna masteruppsats till att bidra till en bredare kunskap om vad som krävs för att möjliggöra en hållbar omställning av ett vattenburet transportsystem. Dessutom, på grund av höga investeringskostnader och risker förknippade med låg- och nollutsläppsfartyg, är vattenburna transporter ofta inte prioriterade vid en hållbar omställning av ett kollektivtrafiksystem. Med avseende på detta ämnar uppsatsen att besvara följande frågor: Vilka aspekter är avgörande för att möjliggöra en hållbar omställning av ett vattenburet transportsystem? Vilka aktörer påverkar och besitter en avgörande roll för att nå en hållbar omställning av ett vattenburet transportsystem? För att besvara frågorna genomfördes en litteraturstudie och en intervjustudie. Resultatet presenterar sju aspekter, med tillhörande underkategorier, och fjorton aktörer som har identifierats genom arbetet. Resultatet antyder att det finns behov av samarbeten, tydlig roll- och ansvarsfördelning, förnyad uppfattning av den vattenburna trafikens möjliga anpassningar och tilldelning av bidrag och monetärt stöd för att möjliggöra en hållbar omställning av det vattenburna transportsystemet. Utöver resultatet presenteras även en matris som kan användas för att belysa potentiella obalanser mellan makt och kunskap hos aktörer som verkar inom systemet. Slutligen så bidrar avhandlingens resultat till området genom att låta aktörer få insikt om vad som är avgörande för en omställning ur ett systemperspektiv.

With the rise of smart manufacturing technologies and a shift towards a new industrial revolution, brings forth many new challenges, one of which is how to adapt and integrate these technologies into existing assembly lines. Scania CV AB has joined this race and, with the help of smart manufacturing solutions, works on increasing efficiency amongst its assembly lines. This thesis is aimed at creating concept designs using different smart manufacturing technologies in the assembly line of a pedal car, to evaluate and adapt the concept suited for a real assembly line. The thesis starts with studying the different smart manufacturing technologies to better understand them and the scientific methods used. This follows up with the methodology where several scientific methods such as morphological matrix and weight based decision making matrix are used to generate and evaluate different concept designs. This is followed by a qualitative analysis that helps in selecting the concept design that best suits the needs of the assembly line under consideration. The different concepts are visualized and the evaluation based on different parameters are discussed. This thesis lays a foundation to realize that an aggregate of an optimized process plan, a continuous improvement strategy and the right use of smart manufacturing technologies contributes to the productivity of the assembly line in the long run. / Med en ökning av smarta tillverkningsteknologier och ett skift mot en ny industriell revolution, kommer nya utmaningar. Av dessa utmaningar ifrågasätts hur man anpassar och kombinerar dessa olika teknologier gentemot existerande monteringslinjer. Scania CV AB har tagit del i denna resa och, med hjälp av smarta tillverkningslösningar, jobbar ständigt mot att effektivisera sina monteringslinjer. Detta examensarbete fokuserar på att använda olika och smarta tillverkningsteknologier i en monteringslina för tillverkning av en trampbil. Detta görs genom att evaluera och anpassa olika koncept som är lämpade för en verklig monteringslina. Examensarbetet börjar med en undersökning av nuläget för att få en bättre uppfattning om smarta tillverkningsteknologier samt de vetenskapliga metoder som används. Även här så undersöks referensprodukten - trampbil samt de olika programvarorna AviX, ExtendSim och LayCAD. Genom att ha satt tydliga arbetsmetoder och följt upp mot dessa så diskuterar och hänvisar nästa kapitel resultaten. Resultaten visar hur olika koncept har tagits fram samt vilka teknologier som går ihop med dessa. Fördelar, nackdelar och risker hos respektive teknologi har benämnts. Ett systematiskt arbetssätt har tagits fram mot hur man anpassar konceptet för monteringslinan av en trampbil till en verklig monteringslina, samt hur man har jobbat runt de restriktioner som uppkommit. Examensarbetet slutar med ett kapitel där slutsatserna, på en överskådlig nivå, tas fram. Hur dessa teknologier har kombinerats och evaluerats, samt att koncepterna som har tagits fram har lagt en grund för framtida projekt att följa upp emot.

The potential for electrical energy storage to both provide services to the electrical grid and help to better integrate renewable energies in the electrical system is promising. This report investigates one type of storage, compressed air energy storage (CAES), where energy is stored by compressing air during hours of low electricity demand and later expanding the air to generate electricity during high demand hours. To this day it exists two large plants, but small facilities have yet to be implemented, raising the question whether it could be viable to use CAES on a smaller scale as well. By creating a model of a CAES system based on the principles of thermodynamics and applying it to a hypothetical group of residences, its ability to balance daily fluctuations in electricity demand is explored. The result show that the system is able to cover some of the demand but there is no economic profit to be gained. The results of this report suggest that a CAES system of this size is not a viable option during current price market for electricity in Sweden but during other circumstances it could be relevant. / Dagens energisystem kräver vissa tjänster för att kunna behålla stabilitet och tillgodose energibehovet. Energilagring är ett sätt att förse systemet med dessa tjänster samtidigt som det också skapar möjlighet att bättre utnyttja förnyelsebara energiresurser, som vind och sol, som annars kan vara för oförutsägbara för att kunna utnyttjas maximalt. I denna studie undersöks komprimerad luft som energilagring (CAES). Sammanfattningsvis används billig elektricitet under timmar då elförbrukningen är låg för att komprimera luft och lagra denna för att sedan expandera luften igen och på så vis generera elektricitet vid behov eller då det finns ekonomisk vinstmöjlighet. CAES systemet kan vara uppbyggt och dimensionerat på flera olika sätt vilket undersöks samt beskrivs i närmare detalj. Möjligheten att använda CAES i liten skala för att tillgodose ett dagligen varierande energibehov undersöks och det utrönas ifall detta är ekonomiskt gynnsamt eller inte. Detta undersöks genom att skapa en modell över ett CAES-system som appliceras på energibehovet för en grupp bostäder. Resultatet visar att systemet kan täcka en del av energibehovet men ekonomisk vinning är inte möjligt. Utifrån dessa resultat konstateras att CAES i liten skala inte är ett ekonomiskt försvarbart alternativ för att täcka toppar i ett varierande energibehov vid det rådande energipriset i Sverige men under andra omständigheter skulle det kunna vara möjligt.

The potential for electrical energy storage to both provide services to the electrical grid and help to better integrate renewable energies in the electrical system is promising. This report investigates one type of storage, compressed air energy storage (CAES), where energy is stored by compressing air during hours of low electricity demand and later expanding the air to generate electricity during high demand hours. To this day it exists two large plants, but small facilities have yet to be implemented, raising the question whether it could be viable to use CAES on a smaller scale as well. By creating a model of a CAES system based on the principles of thermodynamics and applying it to a hypothetical group of residences, its ability to balance daily fluctuations in electricity demand is explored. The result show that the system is able to cover some of the demand but there is no economic profit to be gained. The results of this report suggest that a CAES system of this size is not a viable option during current price market for electricity in Sweden but during other circumstances it could be relevant. / Dagens energisystem kräver vissa tjänster för att kunna behålla stabilitet och tillgodose energibehovet. Energilagring är ett sätt att förse systemet med dessa tjänster samtidigt som det också skapar möjlighet att bättre utnyttja förnyelsebara energiresurser, som vind och sol, som annars kan vara för oförutsägbara för att kunna utnyttjas maximalt. I denna studie undersöks komprimerad luft som energilagring (CAES). Sammanfattningsvis används billig elektricitet under timmar då elförbrukningen är låg för att komprimera luft och lagra denna för att sedan expandera luften igen och på så vis generera elektricitet vid behov eller då det finns ekonomisk vinstmöjlighet. CAES systemet kan vara uppbyggt och dimensionerat på flera olika sätt vilket undersöks samt beskrivs i närmare detalj. Möjligheten att använda CAES i liten skala för att tillgodose ett dagligen varierande energibehov undersöks och det utrönas ifall detta är ekonomiskt gynnsamt eller inte. Detta undersöks genom att skapa en modell över ett CAES-system som appliceras på energibehovet för en grupp bostäder. Resultatet visar att systemet kan täcka en del av energibehovet men ekonomisk vinning är inte möjligt. Utifrån dessa resultat konstateras att CAES i liten skala inte är ett ekonomiskt försvarbart alternativ för att täcka toppar i ett varierande energibehov vid det rådande energipriset i Sverige men under andra omständigheter skulle det kunna vara möjligt.

The technological advancement in electrical machinery represents the need to understand the lubricant behaviour in the electrical environment. As shaft voltages are unavoidable in electrical machinery, developing new grease formulations and studying their performance against electric loads is required. The thesis aims to design, develop, install and validate a novel test machine to study grease performance under the influence of electric currents. The system aims to supply damaging electric currents through the bearing, but that was not possible to accomplish due to miscalculations. The test machine is designed to carry out experiments using angular contact bearings. The experiments were performed with four greases, Lithium-complex and polypropylene-based, of high and low base-oil viscosity, respectively. The study compares the frictional moments and self-induced temperatures in the bearings with and without the influence of electric currents. Along with the frictional moment measurements, the lubricant film thickness was estimated using the “electrical-capacitance” method to monitor the status of the lubricant inside the bearing in real-time. The test machine is limited to speeds up to 3600 rpm, and the project lays out a foundation for research in film thickness estimation in rolling element bearings. As a part of the thesis, new slip rings were specified to facilitate the test machine to perform studies at higher speeds up to (17000rpm). / De tekniska framstegen inom elektriska maskiner representerar behovet av att förstå smörjmedlets beteende i den elektriska miljön. Eftersom axelspänningar är oundvikliga i elektriska maskiner krävs utveckling av nya fettformuleringar och studier av deras prestanda mot elektriska belastningar. Avhandlingen syftar till att designa, utveckla, installera och validera en ny testmaskin för att studera fettprestanda under påverkan av elektriska strömmar. Systemet syftar till att leverera skadliga elektriska strömmar genom lagret, men det var inte möjligt att åstadkomma på grund av felberäkningar. Testmaskinen är designad för att utföra experiment med vinkelkontaktlager. Experimenten utfördes med fyra fetter, litiumkomplex- och polypropenbaserade, med hög respektive låg basoljeviskositet. Studien jämför friktionsmomenten och självinducerade temperaturer i lagren med och utan påverkan av elektriska strömmar. Tillsammans med mätningarna av friktionsmomentet uppskattades smörjmedelsfilmtjockleken med hjälp av metoden "elektrisk kapacitans" för att övervaka statusen för smörjmedlet inuti lagret i realtid. Testmaskinen är begränsad till hastigheter upp till 3600 rpm, och projektet lägger en grund för forskning inom filmtjockleksuppskattning i rullager. Som en del av avhandlingen specificerades nya släpringar för att underlätta för testmaskinen att utföra studier vid högre hastigheter upp till (17000rpm).

The transportation industry stands for a big chunk of the worlds total carbon emissions. To counter this problem electric vehicles are seen as a good solution. However, these vehicles come at a greater cost and do not offer the same range as their less environmentally friendly counterpart. To lessen costs and development time when optimizing electric vehicles, simulations of the vehicles functionality can be utilized. One way of getting such simulations is to design a digital twin of the physical system. A digital twin is able to mimic the functionality of the physical system and can therefore offer well based indications of how a change in design will change the performance in reality. In this thesis a digital twin of the cooling system of an electric boat is designed with realistic results. Cooling systems in the scope of electric vehicles are of grave importance since the electric driveline becomes hot during use which can hinder performance of the vehicle. This is especially true for the high voltage batteries that tend to have quite a narrow range of temperatures within which performance is optimal. This thesis handles an attempt at optimizing the cooling system, replicated by the digital twin, by the use of a temperature predictive model. Three different machine learning models were tested and the resulting best model achieved a mean absolute error of 2.4 and a mean average percentage error of 5.7. However, the model was unable to foresee sudden temperature spikes and drops. A possible fix, that could not be tested in this thesis, would be to implement further input data such as driver profiles and/or GPS data with speed limits. / Transportindustrin står för en stor del av världens totala koldioxidutsläpp. För att motverka detta problem ses elfordon som en bra lösning. Dessa fordon kommer dock till en högre kostnad och erbjuder inte samma räckvidd som deras mindre miljövänliga motpart. För att minska kostnader och utvecklingstid vid optimering av elfordon kan simuleringar av fordonens funktionalitet användas. Ett sätt att få sådana simuleringar är att designa en digital tvilling av det fysiska systemet. En digital tvilling kan efterlikna det fysiska systemets funktionalitet och kan därför erbjuda välbaserade indikationer på hur en förändring i design kommer att förändra prestandan. I detta examensarbete designas en digital tvilling av kylsystemet i en elbåt med realistiska resultat. Kylsystem i elfordon är av stor betydelse eftersom den elektriska drivlinan blir varm under användning, vilket kan hindra fordonets prestanda. Detta gäller särskilt för högspänningsbatterierna som tenderar att ha ett ganska smalt temperaturintervall för optimal prestanda. Denna avhandling behandlar ett försök att optimera kylsystemet, replikerat av den digitala tvillingen, genom att använda en temperaturförutsende modell. Tre olika maskininlärningsmodeller testades och den resulterande bästa modellen uppnådde ett genomsnittligt absolut fel på 2.4 och ett genomsnittligt procentuellt fel på 5.7. Modellen kunde dock inte förutse plötsliga temperaturspikar och -fall. En möjlig fix, som inte kunde testas i denna avhandling, skulle vara att implementera ytterligare indata såsom förarprofiler och/eller GPS-data med hastighetsbegränsningar.

Within the framework of this thesis, the electron beam melting of pure copper for the purpose of producing electrical windings was examined. The conventional manufacturing process of copper windings was investigated, and the potential advantages offered by the design freedom inherent in the electron beam melting process were explored. A comprehensive parameter study was conducted to optimize the existing production parameters for the electron beam melting of pure copper, with a specific focus on achieving the desired material properties suitable for electric motor windings. Moreover, according to additive manufacturing possibilities, conceptual winding models were developed and subsequently were fabricated in a laboratory setting using electron beam melting. The investigation revealed a notable correlation between the achievable wall thickness and the focus offset. A focused electron beam, which was achieved with a focus offset of 17 mA, allowed for the production of thinner walls with reduced surface roughness. Additionally, the study highlighted that the density of the manufactured parts decreased as the hatch offset increased, particularly posing a more critical impact on smaller cross-sectional areas than larger ones. Furthermore, implementing a double-scanned contour for the hatch contributed to diminishing roughness while simultaneously increasing the maximum density to 99.6 %. Influencing the electrical conductivity of printed copper samples through heat treatment was successfully demonstrated, resulting in a conductivity of 91.7% ± 1.8% IACS post-heat treatment. / Inom ramen för denna avhandling undersöktes elektronstrålesmältningen av ren koppar i syfte att producera elektriska lindningar. Den konventionella tillverkningsprocessen av kopparlindningar undersöktes, och de potentiella fördelarna som erbjuds av designfriheten som är inneboende i elektronstrålesmältningsprocessen undersöktes. En omfattande parameterstudie genomfördes för att optimera befintliga produktionsparametrar för elektronstrålesmältning av ren koppar, med särskilt fokus på att uppnå önskade materialegenskaper lämpliga för elmotorlindningar. Dessutom, i enlighet med additiva tillverkningsmöjligheter, utvecklades konceptuella lindningsmodeller och tillverkades därefter i laboratoriemiljö med användning av elektronstrålesmältning. Undersökningen avslöjade en anmärkningsvärd korrelation mellan den möjliga väggtjockleken och fokusförskjutningen. En fokuserad elektronstråle, som uppnåddes med en fokusförskjutning på 17 mA, möjliggjorde produktion av tunnare väggar med minskad ytjämnhet. Dessutom visade studien att densiteten hos de tillverkade delarna minskade när avståndet mellan smältlinjerna ökade, vilket i synnerhet innebar en mer kritisk påverkan på mindre tvärsnittsareor än större. Dessutom bidrog implementeringen av en dubbelskannad kontur för luckan till att minska grovheten samtidigt som den maximala densiteten ökade till 99,6 %. Att påverka den elektriska ledningsförmågan hos tryckta kopparprover genom värmebehandling demonstrerades framgångsrikt, vilket resulterade i en ledningsförmåga på 91,7 % ± 1,8 % IACS efter värmebehandling.

The thermal conductivity and electrical resistivity of Zr, ZrC, and ZrN were calculated using first-principles density functional theory (DFT) and the Boltzmann transport equation. The electron-phonon scattering was modeled via the self-energy relaxation time approximation (SERTA), and the phonon-phonon scattering via the analogous single-mode relaxation time approximation (SMRTA). The results obtained from Abinit's electron-phonon coupling code EPH is in good agreement with experimental reference data for Zr and ZrN. Notably, the calculated electrical resistivity of ZrC was found to be significantly lower than the available reference data, likely due to deviations from a perfect Zr/C stoichiometric ratio in the experimental samples. Additionally, it was observed that the calculated lattice thermal conductivity was overestimated at low temperatures, possibly attributed to the neglect of electron-phonon scattering that otherwise appears in metallic systems. / Värmeledningsförmågan och den elektriska resistiviteten för Zr, ZrC och ZrN beräknades med hjälp av täthetsfunktionalteori (DFT) och Boltzmanns transportekvation. Elektron-fononspridningen modellerades via 'self-energy relaxation time approximation' (SERTA), och fonon-fononspridningen via den motsvarande 'single-mode relaxation time approximation' (SMRTA). Resultaten från Abinits elektron-fononkopplingskod EPH stämmer väl överens med experimentella referensdata för Zr och ZrN. Den beräknade elektriska resistiviteten för ZrC visade sig emellertid vara betydligt lägre än all tillgänglig referensdata, troligtvis på grund av avvikelser från ett perfekt Zr/C-stökiometriskt förhållande i de experimentella proverna. Dessutom observerades att det beräknade fononbidraget till värmeledningsförmågan överskattades vid låga temperaturer, vilket möjligen beror på försummelsen av elektron-fononspridning som annars framträder i metalliska system.

Every year, 250,000 people worldwide suffer a spinal cord injury (SCI) that leaves them with chronic paraplegia - permanent loss of ability to move their legs. SCI interrupts axons passing along the spinal cord, thereby isolating motor neurons from brain inputs. To date, there are no effective treatments that can reconnect these interrupted axons. In a recent breakthrough, .NeuroRestore developed the STIMO neuroprosthesis that can restore walking after paralyzing SCI using Epidural Electrical Stimulation (EES) of the lumbar spinal cord. Yet, the calibration of EES requires highly trained personnel and a vast amount of time, and the mechanism by which EES restores movement is not fully understood. In this master thesis, we propose to address this issue using modeling combined with Artificial Neural Networks (ANNs). To do so, we introduce the CyberSpine model to predict EES-induced motor response. The implementation of the model relies on the construction of a multipolar basis of solution of the Poisson equation which is then coupled to an ANN trained against actual data of an implanted STIMO user. Furthermore, we show that our CyberSpine model is particularly well adapted to extract biologically relevant information regarding the efficient connectivity of the patient’s spine. Finally, a user-friendly interactive visualization software is built. / Varje år drabbas 250 000 människor i hela världen av en ryggmärgsskada som ger dem kronisk paraplegi - permanent förlust av förmågan att röra benen. Vid en ryggmärgsskada bryts axonerna som passerar längs ryggmärgen, vilket isolerar de motoriska neuronpoolerna från hjärnans ingångar. Hittills finns det inga effektiva behandlingar som kan återansluta dessa avbrutna axoner. NeuroRestore utvecklade nyligen neuroprotesen STIMO som kan återställa gångförmågan efter förlamande ryggmärgsskada med hjälp av epidural elektrisk stimulering (EES) av ländryggmärgen. Kalibreringen av EES-stimuleringar kräver dock högutbildad personal och mycket tid, och den mekanism genom vilken EES återställer rörelse är inte helt klarlagd. I denna masteruppsats föreslår vi att vi tar itu med denna fråga med hjälp av modellering i kombination med artificiell intelligens. För att göra detta introducerar vi CyberSpine-modellen, en modell som kan förutsäga EES-inducerad motorisk respons. Implementeringen av modellen bygger på konstruktionen av en multipolär bas för lösning av Poisson-ekvationen som sedan kopplas till ett artificiellt neuralt nätverk som tränas mot faktiska data från en implanterad STIMO-deltagare. Dessutom visar vi att vår CyberSpine-modell är särskilt väl anpassad för att extrahera biologiskt relevant information om den effektiva anslutningen av patientens ryggrad. Slutligen bygger vi en användarvänlig interaktiv visualiseringsprogramvara.