This work deals with issue of preparation active electrochromic film of titanium dioxide and intercalation properties. By electrodeposition was created active film on glass substrates covered with transparent conductive thin-film In2O3:Sn (ITO). The active films prepared by electrolytic way were compared with active films prepared by vacuum methods. Then has been studied theirs electrode properties in electrolytes containing lithium.

This diploma thesis is focused on a productive machining of titanium alloys. At the beginning it deals about titanium and its alloys. It describes chip generation mechanism, tool blunting and surface quality. Further it contains modern strategies of efficient titanium alloys machining. Then it analyzes contemporary manufacturing technology of hinge made of titanium alloy Ti-6Al-4V in Frentech Aerospace s.r.o. company, and at the end finds possibility of savings by inovation of roughing process.

The purpose of this thesis is to design a Java AST query language and implement tool that uses the query language. This work overviews graph databases and their libraries with focus on Neo4J and Titan. This thesis overviews tools Java bytecode analysis as well. Libraries Procyon and BCEL are described in detail. The work includes a proposal the query language and detailed description of the tool implementation, together with the detailed description of the way how Java entities are stored into the graph databases. In the end, the work deals with experiments and the evaluation of the time complexity of the library.

<p>Usled visoke fotokatalitičke efikasnosti u procesima preči&scaron;ćavanja voda i vazduha, titan(IV)-oksid (TiO₂) se u poslednje vreme sve vi&scaron;e ispituje u oblasti za&scaron;titi životne okoline. Međutim usled visokih zahteva koje fotokatalizatori u ovoj oblasti treba da zadovolje, kao &scaron;to su aktivnost, selektivnost, netoksičnost, ekonomičnost i stabilnost, potreba za razvojem fotokatalizatora sa povoljnijim karakteristikama se sve vi&scaron;e nameće kao prioritet za buduća istraživanja. Inovativni pristup ove doktorske disertacije je usmeren upravo ka razvoju novih kompleksnih sistema na bazi oksida titana i slojevitih hidroksida, osvrćući se na postavljenu polaznu hipotezu o mogućem sinergetskom efektu komponenata u dostizanju visoke fotokatalitičke efikasnosti, kao i u pobolj&scaron;anju njihovih op&scaron;tih katalitičkih performansi. ZnAl i NiAl slojeviti hidroksidi su izabrani kao nosači aktivne komponente (TiO₂). Modifikacija postojećih metoda sinteze je izvr&scaron;ena kako bi se pospe&scaron;ila interakcija aktivne komponente i nosača. Komparativna istraživanja novonastalih materijala pripremljenih primenom četiri nove metode sinteze pokazala su da se izborom metodologije sinteze i prirode interakcije između aktivne faze TiO₂ i aktivnog nosača mogu pobolj&scaron;ati fotokatalitičke performanse kompozitnih materijala u odnosu na referentne vrednosti dobijene za ZnAl slojevite hidrokside. Iako je udeo TiO₂ veoma mali u novonastalim kompleksnim sistemima, fotokatalitička efikasnost razgradnje model polutanta je zadovoljavajuća, usled pobolj&scaron;ane dostupnosti aktivnih centara i usled limitiranja aglomeracije TiO₂. Potvrđeno je da metoda i uslovi sinteze bitno utiču na strukturu, teksturu i povr&scaron;inske karakteristike formiranih kompozita, uz rezultujuće značajne razlike i u fotokatalitičkim svojstvima sintetisanih materijala. Komparativna ispitivanja fotokatalitičke efikasnosti uz primenu odabranih test reakcija (razgradnje metilenskog plavog, rodamina B i metil oranža) pokazala su da uzorci sintetisani metodom impregnacije u baznoj sredini pokazuju najbolje fotokatalitičke performanse u &scaron;irem spektru zračenja, &scaron;to je pripisano formiranju faza ZnO i ZnTiO₄ u ovim uslovima, detektovanih XRD, FTIR i XPS analizama. Takođe, mikrobiolo&scaron;ke analize na antimikrobno dejstvo su pokazale da, iako TiO₂ ne pokazuje inhibitoran efekat, uzorci sintetisani impregnacijom u baznoj sredini imaju i najizraženiji inhibitorni efekat na rast gram-pozitivnih i gram-negativnih bakterija, &scaron;to dodatno ukazuje na doprinos sinergetskog efekta slojevitih oksida i aktivne faze me&scaron;ovitih oksida u formiranju aktivnih centara visoke fotokatalitičke aktivnosti. Uzorci dobijeni primenom metoda koprecipitacije pokazuju nižu, ali zadovoljavajuću fotokatalitičku aktivnost, dok uzorci sintetisani metodom impregnacije u neutralnoj sredini pokazuju najnižu fotokatalitičku aktivnost i mali inhibitorni efekat.<br />Istraživanja u ovoj doktorskoj disertaciji dala su doprinos novim saznanjima o karakteristikama kompozitnih materijala tipa TiO₂/ZnAl slojeviti hidroksidi bitnim za obezbeđenje fotokatalitičke aktivnosti materijala ovog tipa u &scaron;irem spektru zračenja (UV/VIS), kao i ukupnih performansi koje omogućuju njihovu primenu u različitim ekolo&scaron;kim procesima (preči&scaron;ćavanje vode i vazduha od organskih, neorganskih i biolo&scaron;kih polutanata).</p> / <p>Recently, titanium-dioxide (TiO₂) has been extensively researched in the field of environmental protection due to its high photocatalytic efficiency in processes for water and air purification. Considering the high demands that are constantly set for photocatalysts in this field of research, such as activity, selectivity, stability, cost-effective and non-toxic, the need to develop photocatalysts with better characteristics is becoming increasingly evident as a priority for future research. The novel approach of this Ph.D. thesis is oriented towards the development of new complex systems on the basis of titanium-dioxide and layered double hydroxides, taking into account the hypothesis about their possible synergetic effect achieving high photocatalytic efficiency and obtaining better overall catalytic performances. ZnAl and NiAl layered double hydroxides have been chosen as the catalyst support of the active component (TiO₂). In order to initiate the interaction between the active component and support, current synthesis methods have been modified. The novel materials were synthesized using four new different synthesis methods. Comparative investigation showed that the synthesis method, as well as the nature of the interaction between the active phase and the support can improve the overall photocatalytic performances of the composite materials when compared to the referent values obtained from ZnAl layered double hydroxides. Although the TiO₂ amount is low in the novel complex systems, photocatalytic efficiency for the degradation of model pollutants is satisfactory due to improved accessibility to the active centres, as well as due to limitation of TiO₂ agglomeration. It was confirmed that the synthesis method and conditions considerably affect the structural, textural and surface characteristics of the formed composites, resulting in significant differences in photocatalytic characteristics of the synthesized materials. Comparative research of photocatalytic efficiency in the chosen test reactions (methylene blue, rhodamine B, and methyl orange degradation) showed that the samples synthesized by the wet impregnation method in alkaline solution exhibited the best photocatalytic performance in the wide range of radiation that attributed to the formation of ZnO phase and ZnTiO₄ detected by XRD, FTIR and XPS analysis. Also, the research on the antimicrobial activity showed that, although TiO₂ has no inhibitory effect, the samples synthesized by the wet impregnation method in alkaline solution have the highest inhibitory effect on the&nbsp;growth of gram-positive and gram-negative bacteria, confirming the contribution of the synergic effect to the formation of active centres with high photocatalytic activity. The samples obtained by the coprecipitation method had lower, but satisfactory photocatalytic activity, while samples synthesized by the wet impregnation method in water solution showed the lowest photocatalytic activity, as well as low inhibitory effect on the bacteria growth. The research in this Ph.D. thesis contributed to the knowledge on the characteristics of novel composite materials TiO₂/ZnAl layered hydroxides that are of essential importance concerning their photocatalytic activity in the wide range of radiation (UV / VIS), as well as their overall performance that enable their use in a variety of ecological processes, such purification of water and air pollution from organic, inorganic and biological pollutants.</p>

In der vorliegenden Arbeit werden die waehrend der reaktiven Vakuumbogenverdampfung ablaufenden Prozesse untersucht und eine modellmaessige Beschreibung des Gesamtprozesses entwickelt. Das Verfahren wird zur Herstellung von duennen Schichten zahlreicher chemischer Verbindungen, insbesondere von Hartstoffschichten auf der Basis der Karbide und Nitride der Uebergangsmetalle, genutzt. Entsprechend wurden in dieser Arbeit als Katodenmaterial Titan, Chrom und Zirkonium eingesetzt, als Reaktivgase Stickstoff und Methan. Zunaechst werden einige Grundlagen der Vakuumbogenverdampfung dargestellt, die fuer die Bearbeitung des Themas wesentlich sind. Anschliessend wird der Aufbau der fuer die Experimente genutzten Beschichtungsapparatur beschrieben. Im Hauptteil der Arbeit wird zuerst auf experimentellem Wege die Materialbilanz der Entladung bei Variation des Reaktivgasdruckes analysiert. Die Generation an Metalldampfplasma wird ueber die Katodenerosionsrate bestimmt, wobei sich beim Betrieb mit Stickstoff als Reaktivgas signifikante Unterschiede in der Druckabhaengigkeit der Katodenerosionsrate µ zwischen Titan bzw. Zirkonium einerseits und Chrom andererseits zeigen. Die Hypothese, dass hier die Ausbildung einer Verbindungsschicht an der Katodenoberflaeche den Erosionsprozess beeinflusst, wurde sowohl durch RBS-Messungen als auch durch Vergleichsexperimente mit einer massiven TiN-Katode bestaetigt. Weitere Auswirkungen derartiger Oberflaechenbedeckungen auf die Dynamik des Katodenbrennfleckes wurden durch Videountersuchungen am Beispiel Ti+N_2 nachgewiesen. Die Konsumtion des Reaktivgases waehrend der Entladung wird anhand der Gasfluss-Druck-Charakteristiken untersucht und das je nach Katodenmaterial unterschiedliche Gettervermoegen diskutiert. Direkte Informationen ueber den Stickstoffeinbau in die Schichten in Abhaengigkeit vom Reaktivgasdruck werden aus RBS-Untersuchungen an entsprechenden Probenserien gewonnen. Analoge Untersuchungen mit Methan als Reaktivgas fuehrten zu prinzipiell aehnlichen Resultaten. Mit den gewonnenen experimentellen Daten als Grundlage wurde ein Modell entwickelt, das die Materialbilanz der Vakuumbogenverdampfung mathematisch beschreibt. Hier wurden, ausgehend von einem fuer das reaktive Magnetronsputtern aufgestellten Modell, die Besonderheiten der stark lokalisierten Metalldampfgeneration bei der Vakuumbogenverdampfung beruecksichtigt. Die erreichte Uebereinstimmung der Modellkurven mit den experimentellen Daten zeigt, dass mit der Modellierung wesentliche Mechanismen bei der reaktiven Vakuumbogenverdampfung richtig erfasst wurden. Aus den Ergebnissen folgt, dass die Erzeugung von reaktionsfaehigen Stickstoffspezies an die Katodenerosion gekoppelt ist: erstens ueber die Erosion nitridbedeckter Oberflaechenbereiche und zweitens ueber die Wechselwirkung des Metalldampfplasmas mit dem Reaktivgas. Diese Wechselwirkungsprozesse werden durch Untersuchungen mit elektrischen Sondenmessungen sowie mittels optischer Emissionsspektroskopie (OES) naeher charakterisiert. Als wesentliches Ergebnis zeigt sich dabei, dass trotz der Unterschiede hinsichtlich des Verhaltens an der Katode bei Ti- bzw. Cr-Entladungen in Stickstoff Anregungs- und Ionisationsgrad des Reaktivgases praktisch gleich sind. Im Zusammenhang damit wird die Rolle von Ladungstransfer- und Anregungsprozessen infolge von Stoessen schneller Ionen mit Molekuelen und Neutralatomen diskutiert.

Untersuchung des Verhaltens der Fließspannung und der Verformungsfähigkeit der Titanlegierung Ti-6-22-22S in Abhängigkeit von der Temperatur, der Dehngeschwindigkeit und dem Spannungszustand. Nachweis der thermischen Aktivierung der Versetzungsbewegung bis zu Dehngeschwindigkeiten von 10^5 1/s für diesen Werkstoff. Beschreibung des Versagens als Funktion der Temperatur, der Dehngeschwindigkeit und des Spannungszustandes. Erarbeitung einer Prüfmethode zur Charakterisierung des Scherverhaltens unter hohen überlagerten Druckbelastungen.

Bulk commercially pure titanium was prepared by powder metallurgy, namely by cryogenic milling and spark plasma sintering, with aim to produce ultra-fine grained material with enhanced strength. The microstructure of milled powders was investigated in detail by a novel method called transmission EBSD, which allowed the first direct observation of texture within the powder particles. This texture is similar to rolling texture, because of the similar nature of the defor- mation during milling. Microstructure observations revealed grains with the size under 100 nm. The influence of sintering parameters on material properties were studied by scan- ning electron microscopy including EBSD, X-ray diffraction and by microhardness measurements. The trade-off relationship between porosity and grain size was identified, fully dense material with ultra-fine grained microstructure could not be produced. Increased oxygen content was identified as a main strengthening factor, while porosity has significant deteriorating effect on mechanical properties. The texture of powder was retained in the bulk material. The possibility of stabilizing the microstructure by mechanical alloying of Ti with yttrium oxide nanoparticles was investigated with mixed results. The stabiliza- tion was successful, but several issues...

Detta kandidatexamensarbete fokuserar på möjligheterna att implementera additiv tillverkning på en styrspindel, en av nyckelkomponenterna i en Formula Student-bil. Målet var att få en inblick i denna tillverkningsteknologi och se om det skulle vara lämpligt att byta KTH Formula Students nuvarande styrspindlar i aluminium (Alumec 89) till att vara gjorda av titan (Ti6AL4V) utan att öka vikten, samt inte förlora styvhet och styrka i konstruktionen. Baserat på den nuvarande geometrin av styrspindeln för KTH Formula Students senaste bil, eV12, designades nya styrspindlar i titan med programmet SolidWorks. Denna process gjordes med hjälp av erfarenhet inom styrspindelskonstruktion och intuition, genom att analysera och förändra designen i en iterativ process. Tre konstruktioner gjordes: en lätt version av den exisisterande, vilken var baserad på den existerande styrspindeln i aluminium, en ihålig version och en okonventionell version som utnyttjar designmöjligheter med additiv tillverkning. För att verifiera de tre olika titankonstruktionerna utfördes det en analys av den existerande styrspindeln. Genom att använda resultatet från denna analys kunde mål för styvhet och maximal spänning sättas för den nya titanstyrspindeln. Ingen av koncepten uppnådde de satte målen fullt ut, men värdefull insikt i design, hållfasthetslära och tillverkningsteknik erhölls. Det faktum att den specifika styvheten för titan är lägre än den för aluminium betyder att skulle vara svårt att göra en fungrande design utan användning av topologioptimeringsmjukvara, om vikt är en av de viktigaste faktorerna. Med mer bearbetningstid skulle dessa konstruktioner troligtvis kunna möta målen. / This bachelor thesis focuses on the possibility to implement additive manufacturing on the upright, one of the key components in a Formula Student car. The goal was to get an insight into this manufacturing technology and to see if it would be suitable to change KTH Formula Student’s current aluminium (Alumec 89) uprights to titanium (Ti6AL4V) ones, without gaining weight and losing stiffness and strength. Based on the current geometry of uprights for KTH Formula Student’s latest car, the eV12, new titanium uprights were designed using SolidWorks. This was done by using experience in upright design and intuition, by analysing and altering the designs in an iterative process. Three designs were made: a lighter version of the existing one, a hollow version and an unconventional version that utilises design possibilities with additive manufacturing. To verify the three different titanium designs, an analysis of the existing aluminium upright was performed. Using the results of this analysis, stiffness and maximum stress goals were set on the new titanium uprights. None of the concepts fully met the set goals, but valuable insight into design, solid mechanics and manufacturing methods was gained. The fact that specific stiffness of titanium is lower than that of aluminium means that it would be hard to make a proper design without the use of topology optimisation software, if weight is one of the most important factors. With more time, the designs would likely meet the set goals.

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Der rapide Anstieg der Bevölkerung führt zu einer dramatischen Zunahme des Brennstoff- und Energiebedarfs. Längerfristig kann die nachhaltige Energieversorgung der Menschheit nur durch erneuerbare Energiequellen gewährleistet werden. Dies motiviert die Bemühungen um alternative, sauberere Brennstofftechnologien wie z.B. die Erzeugung von Wasserstoff. Diese Arbeit untersucht die Verbesserung der optoelektronischen Eigenschaften von Silizium Photokathoden, durch optische Nanostrukturen, die die Reflexion mittels optischer Resonanzen reduzieren. Wir konzentrieren uns dabei auf die Entwicklung von Nanostrukturen , die optische Konzepte wie Mie-Resonanzen und periodische Indexprofilierung nutzen. Um diese optischen Nanostrukturen zu realisieren, verwenden wir zwei Herstellungsverfahren. Die Verfahren werden durch einen iterativen Ansatz optimiert, um zu den Nanostrukturen mit den gewünschten optischen Eigenschaften zu gelangen. Die erste Art von Nanostrukturen gehört zur Klasse der Meta-Oberflächen (Metasurfaces) und wird durch Elektronenstrahl- Lithographie und Top-Down-Herstellung implementiert. Die optischen Spektren dieser Strukturen werden dann mit Hilfe von Simulation und Experimenten eingehend untersucht. Die zweite Art von Nanostrukturen basiert auf Änderungen des Brechzahlprofils von dielektrischen periodischen Nanostrukturen. Diese Strukturen werden durch Maskenlithographie mittels Polystyrol-Kugeln hergestellt. Auch bei diesen Strukturen werden die optischen Eigenschaften vermessen und ihre physikalischen Bedeutung mit Hilfe von numerischen Simulationen analysiert. Um den Einfluss dieser Strukturen auf die Kurzschlussstromdichten von Silizium Photokathoden zu demonstrieren, charakterisieren wir den Photostrom, der über einen Silizium-Elektrolyt-pn-Übergang mit und ohne Nanostrukturen gemessen wird. Zusammenfassend stellen wir einen Vergleich der Antireflexionseigenschaften der beiden entwickelten Strukturen sowie eine Verbesserung der photoelektrochemischen Funktionalität vor. Daraus leiten wir Ideen für zukünftige Oberflächendesigns ab, welche die noch bestehenden Nachteile beider Strukturen überwinden. / Global fuel and energy demands continue to increase due to the rapid rise in population and the dependence of this increasing population on exisiting energy resources for its sustainance. This has led to efforts in developing cleaner fuel sources such as hydrogen generation. This thesis focuses on demonstrating the optical benefit of nanostructures to improve the optoelectronic functioning of silicon photocathodes which aid in hydrogen generation via nanostructured antireflection. We lay our focus on the development of nanostructures which utilise optical concepts such as Mie type resonances based on metasurfaces and periodic index profiling. Computational design is used to obtain structure parameters for achieving desired effects. To implement these optical effects we take aid of two methods of fabrication. These fabrication methods are optimised via iterative trials to arrive at nanostructures of high quality. The first type of nanostructures belong to the metasurface class. These are implemented by e-beam lithography and top down processing. The optical spectra are then comapred with aid of simulation and experiments. The second type of nanostructures belong to the class of gradually varying periodic nanostructures. We obtain these via iterative fabrication using colloidal mask lithography. In a subsequent step we analyse experimentally their optical spectra and with aid of simulations analyse their physical implication. To demonstrate an optical benefit of these structures on enhancing the short circuit current densities of silicon photocathodes, we characterise the photocurrent measured across the silicon-electrolyte pn-junction with and without nanostructures and evaluate this increase. In conclusion, we provide a comparison of the antireflection properties offered by the two developed structures as well as in terms of improving photoelectrochemical environment. As an outlook, we propose ideas to overcome the existing drawbacks of both structures.