Ionic liquids (ILs) present new approaches for controlling interactions at the solid-liquid interface. ILs are defined as liquids consisting of bulky and asymmetric ions, with a melting point below 373 K. Owing to their amphiphilic character they are powerful solvents but also possess other interesting properties. For example, ILs can self-assemble and are attracted to surfaces due to their charged nature. As a result, they are capable of forming nanostructures both in bulk and at interfaces. This thesis describes how the solid-IL interface responds to external influences such as elevated temperatures, the addition of salt and polarisation. An improved understanding of how these factors govern the surface composition can provide tools for tuning systems to specific applications such as friction. Normal and friction forces are measured for ethylammonium nitrate (EAN) immersed between a mica surface and a silica probe, at different temperatures or salt concentrations. The results demonstrate that an increase in temperature or low concentrations of added salt only induce small changes in the interfacial structure and that the boundary layer properties remain intact. In contrast, at sufficiently large salt concentrations the smaller lithium ion prevails and the surface composition changes. The interfacial layer of a similar IL is also investigated upon the addition of salt and the results reveal that lithium ions affect the surface composition differently depending on the ion structure of the IL. This demonstrates that the surface selectivity strongly depends on the ion chemistry. Remarkably, a repulsive double layer force manifests itself for EAN at 393 K, which is not observed for lower temperatures. This indicates a temperature dependent change in EAN’s microscopic association behaviour and has general implications for how ILs are perceived. A new method is developed based on a quartz crystal microbalance to investigate how the surface compositions of ILs respond to polarisation. The approach demonstrates that interfacial layers of both a neat IL and an IL dissolved in oil can be controlled using potentials of different magnitudes and signs. Furthermore, the method enables two independent approaches for monitoring the charges during polarisation which can be used to quantify the surface composition. The technique also provides information on ion kinetics and surface selectivity. This work contributes to the fundamental understanding of the solid-IL interface and demonstrates that the surface composition of ILs can be controlled and monitored using different approaches. / Jonvätskor möjliggör nya tillvägagångssätt för att kontrollera interaktioner vid gränsskiktet mellan fasta ytor och vätskor. Jonvätskor definieras som vätskor som består av stora och asymmetriska joner med en smältpunkt under 373 K. På grund av sin amfifila karaktär är de starka lösningsmedel men har också andra intressanta egenskaper. Jonvätskor kan till exempel självorganisera sig och attraheras till ytor på grund av sin laddning. En följd av detta är att de bildar nanostrukturer både i bulk och på ytor. Denna avhandling beskriver hur gränsskiktet mellan fasta ytor och jonvätskor svarar på yttre påverkan såsom en ökning i temperatur, tillsättning av ett salt samt polarisering. En ökad förståelse för hur dessa faktorer styr ytkompositionen av jonvätskor kan bidra med verktyg för att kontrollera system till specifika applikationer såsom friktion. Normala- och friktionskrafter mäts för etylammonium nitrat (EAN) mellan en glimmeryta och en kolloidprob vid olika temperaturer eller saltkoncentrationer. Resultaten visar att en ökning av temperatur eller låga koncentrationer av tillsatt salt bara marginellt framkallar ändringar i strukturen på gränsytan och att det adsorberade lagret förblir intakt. När saltkoncentrationen emellertid var tillräckligt hög får den mindre litiumjonen överhanden och ytsammansättningen ändras. Ytlagret av en liknande jonvätska undersöks också vid tillsättning av salt och resultaten avslöjar att litiumjoner påverkar ytsammansättningen annorlunda beroende på jonstrukturen av jonvätskan. Detta visar att ytselektiviteten starkt beror på jonkemin. En repulsiv dubbellagerkraft yttrar sig anmärkningsvärt för EAN vid 393 K vilket inte observeras vid lägre temperaturer. Detta indikerar en ändring i EANs mikroskopiska sammansättningsbeteende och har generella återverkningar för hur jonvätskor uppfattas. En ny metod har utvecklats baserad på en kvartskristall mikrovåg för att undersöka hur ytsammansättningen av jonvätskor reagerar på polarisering. Denna metod visar att det adsorberade lagret av både en ren jonvätska och en jonvätska löst i olja kan kontrolleras genom att applicera spänningar med olika tecken och storlekar. Dessutom möjliggör metoden två oberoende tillvägagångssätt för att övervaka laddningarna under polarisering vilket kan användas för att kvantifiera ytsammansättningen. Tekniken ger också information om jonkinetik och ytselektivitet. Detta arbete bidrar till den grundläggande förståelsen av gränsskiktet mellan fasta ytor och jonvätskor och visar att ytsammansättningen av jonvätskor kan kontrolleras och övervakas med olika tillvägagångssätt. / <p>QC 20160518</p>

A better understanding of the exchange processes taking place over the oceans is of great importance since the oceans cover about 70 % of the Earth’s surface. With better knowledge the turbulent fluxes can be more accurate parameterized, which is essential in order to improve the weather- and climate models. In this study, the non-dimensional gradient functions for water vapor (Φq) and carbon dioxide (Φc) in the marine boundary layer have principally been studied. The quality of the instrumentation used in the study has also been evaluated. The study is mainly based on tower measurements of turbulent fluxes and vertical profiles of water vapor and carbon dioxide, taken from the Östergarnsholm Island located in the Baltic Sea. The measurements have been shown to represent open-sea conditions for most situations when the winds are coming from the east-south sector, even though the measurements are obtained over land. It was found that the best fitting non-dimensional gradient functions for water vapor during unstable conditions were Φq = 2(1–18z/L)–1/2 and Φq = 1.2(1–14z/L) –1/2 at the 10 and 26 m level on the tower, respectively. No unique relationship could be established for Φq during stable conditions. Φq showed a dependence with wind direction and could for winds coming from the sector 80°– 160° be described with the relationship Φq = 1.2 + 10.7z/L during stable conditions. For the wind sector 50°– 80° the relationship for Φq was found to be Φq = 1.8 + 7.1z/L during stable conditions. A high degree of scatter was apparent in the calculated values of Φc during both stable and unstable conditions and did not seem to show any Monin-Obukhov similarity behaviour. The results indicate that there might be measurement problems with the instruments measuring the turbulent fluxes of carbon dioxide, but further studies are needed in order to draw a firm conclusion about the quality of the instruments. The profile measurements of water vapor seem to work fine, but more studies of carbon dioxide are needed before a statement can be made regarding the quality of the profile measurements of carbon dioxide. / Skiktet närmast marken kallas det atmosfäriska gränsskiktet och karaktäriseras av turbulens, dvs. oregelbundna virvelrörelser av olika storlekar som uppstår av vindens friktion mot jordytan (land eller hav) eller av luftens uppvärmning av jordytan. Genom turbulens kan utbyte av värme, vattenånga, momentum, koldioxid och andra gaser ske mellan jordytan och atmosfären. Turbulenta utbytesprocesser i det atmosfäriska gränsskiktet är viktiga att studera för att kunna beräkna ett turbulent flöde från en yta i väder- och klimatmodeller. Genom en ökad förståelse av flödena kan dessa bli mer noggrant parametriserade (dvs. en fysikalisk process som sker på en mindre skala eller är för komplex för att kunna beskrivas i en modell förenklas genom att beskriva processen med hjälp av ett antal kända parametrar som kan upplösas i modellen), vilket är grundläggande för att kunna förbättra modellerna. Flödena beräknas med hjälp av de s.k. dimensionslösa gradientfunktionerna, vilka relaterar flödet av en viss turbulent kvantitet, t.ex. värme, momentum, vattenånga, koldioxid etc., till dess vertikala gradient. Enligt Monin-Obukhovs similaritetsteori ska funktionerna vara universella och endast bero på den atmosfäriska stabiliteten. I denna studie har de dimensionslösa gradientfunktionerna för vattenånga (Φq) och koldioxid (Φc) i det marina gränsskiktet huvudsakligen analyserats. Kvaliteten på de instrument som har använts i studien har också utvärderats. I studien har främst data av turbulenta flöden och vertikala profiler av vattenånga och koldioxid använts som erhållits från ett torn på ön Östergarnsholm i Östersjön. Även om mätningarna sker över land har det visat sig att de för de flesta situationer när vinden blåser från sektorn ost-syd representerar likvärdiga förhållanden som gäller över öppet hav. Resultaten visade på att uttrycken Φq = 2(1–18z/L)–1/2 respektive Φq = 1.2(1–14z/L)–1/2 bäst beskriver de dimensionslösa gradientfunktionerna för vattenånga under instabila förhållanden på mäthöjderna 10 respektive 26 m. Något unikt uttryck för Φq under stabila förhållanden kunde inte fastställas. Φq visade ett beroende av vindriktning och kunde under stabila förhållanden beskrivas med uttrycket Φq = 1.2 + 10.7z/L för vindsektorn 80°– 160°. För vindar i sektorn 50°– 80° kunde Φq beskrivas enligt Φq = 1.8 + 7.1z/L under stabila förhållanden. En stor spridning syntes i de beräknade värdena av Φc under både stabila och instabila förhållanden och verkade inte följa Monin-Obukhov’s similaritetsteori. Resultatet tyder på att det kan vara mätproblem med de instrument som mäter de turbulenta flödena av koldioxid, men fler studier behövs för att kunna dra en definitiv slutsats om instrumentens kvalitet. Profilmätningarna av vattenånga verkar fungera bra, men fler studier om koldioxid måste utföras innan ett uttalande angående kvaliteten på profilmätningarna av koldioxid kan göras.

Research questions:  How can the Aspvik model be useful for the traditionally functioning water and sewage industry? What are the main challenges for regime actors to implement systems similar to those derived from the Aspvik model? Purpose: The purpose of the study is two-fold. Firstly, we intend to investigate system development and entrepreneurship from below in a local project in the water and sewage industry and its business model. Secondly, the study aims to provide an understanding of how the organization and the development process differ between the local Aspvik project and the existing regime within the water and sewage industry. Method: The study was of a qualitative nature based on an abductive approach. The theoretical framework was based on scientific articles and publications as well as books. The empirical data collection consisted of the collection of primary and secondary data, of which primary data was obtained through a total of 13 semi-structured interviews and secondary data via web pages, public print (laws and regulations) and other sources. A thematic analysis was performed based on the theoretical framework and the empirical data. Conclusion: The Aspvik model can generate usefulness as it contributes by providing a businesslike approach with transparency and visualization of what opportunities the industry actors have and what it may cost. With transparency, the current problems and bottlenecks in the industry became more evident. There are major environmental benefits in increasing the rate of development of the municipal water and sewage grid. It is mainly the Water Services Act, section 6 in particular, which is the main challenge for achieving a more efficient expansion of the water and sewage grid, both in terms of resources and time. It may require organizational change at the regime level, this in order to handle several projects simultaneously, or to provide increased support for private initiatives similar to the Aspvik project. / Problemställning: Hur kan Aspviksmodellen generera nytta för den traditionellt fungerande VA-branschen? Vilka är de huvudsakliga utmaningarna för regimaktörer att implementera system liknande det som härrör från Aspviksmodellen? Syfte: Studiens syfte är tvådelat. För det första ämnar vi undersöka systemuppbyggnad och entreprenörskap från grunden i ett lokalt VA- projekt och dess affärsmodell. För det andra syftar studien till att ge förståelse för hur organisationen och VA-utbyggnadsprocessen skiljer sig mellan det lokala VA-projektet och den befintliga regimen. Metod: Studien var av kvalitativ karaktär med utgångspunkt i en abduktiv ansats. Den teoretiska referensramen var baserad på vetenskapliga publikationer och böcker samt studentlitteratur. Den empiriska datainsamlingen utgjordes av insamling av primära och sekundära data, varav primärdata erhållits genom totalt 13 semistrukturerade intervjuer och sekundärdata via webbsidor, offentligt tryck (lagar och förordningar) och övriga källor. Utifrån den teoretiska referensramen och den empiriska data genomfördes en tematisk analys. Slutsats: Aspviksmodellen kan generera nytta då den bidrar med att tillhandahålla en affärsmässig strategi med ökad transparens och visualisering över vilka möjligheter branschaktörer har och vad det kan kosta. Med transparens blev rådande problem och flaskhalsar i branschen mer tydliga. Det finns stora miljömässiga fördelar med att öka utbyggnadstakten av det kommunala VA-nätet. Från regimens synvinkel är det huvudsakligen vattentjänstlagen i sig, 6 § i synnerhet som utgör en utmaning mot en effektivare utbyggnad av VA-nätet, både ekonomiskt och tidsmässigt. För att hantera det krävs någon organisatorisk förändring på regimnivå för att kunna hantera flera projekt samtidigt, alternativt att från regimens sida ge ett ökat stöd till privata initiativ i samma slag som Aspviksprojektet.