Nanditha Rajapaksha;Kumudu S. Perera;Kamal P. Vidanapathirana
Advances in Energy Research
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v.8
no.1
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pp.41-57
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2022
Electrochemical double-layer capacitors (EDLCs) based on solid polymer electrolytes (SPEs) have gained an immense recognition in the present world due to their unique properties. This study is about preparing and characterizing EDLCs using a natural rubber (NR) based SPE with natural graphite (NG) electrodes. NR electrolyte was consisted with 49% methyl grafted natural rubber (MG49) and zinc trifluoromethanesulfonate ((Zn(CF3SO3)2-ZnTF). It was characterized using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) test, dc polarization test and linear sweep voltammetry (LSV) test. NG electrodes were made using a slurry of NG and acetone. EIS test, cyclic voltammetry (CV) test and galvanostatic charge discharge (GCD) test have been done to characterize the EDLC. Optimized electrolyte composition with NR: 0.6 ZnTF (weight basis) exhibited a conductivity of 0.6 x 10-4 Scm-1 at room temperature. Conductivity was predominantly due to ions. The electrochemical stability window was found to be from 0.25 V to 2.500 V. Electrolyte was sandwiched between two identical NG electrodes to fabricate an EDLC. Single electrode specific capacitance was about 2.26 Fg-1 whereas the single electrode discharge capacitance was about 1.17 Fg-1. The EDLC with this novel NR-ZnTF based SPE evidences its suitability to be used for different applications with further improvement.
Purpose: This study aims to develop new markers based on silicone rubber and urethane rubber to enhance visibility in low magnetic field magnetic resonance (MR) imaging. Methods: Four types of markers were fabricated using two different base materials. Two of the markers were composed of two different types of silicone rubber: DragonSkin™ 10 MEDIUM and BodyDouble™ SILK. The other two markers were composed of types of urethane rubber: PMC™ 780 DRY and VytaFlex™ 20. Silicone oil (KF-96 1000cs) was added to the fabricated markers. The allocated amount of oil was 20% of the weight (wt%) of each respective marker. The MR images of the markers, with and without the silicone oil, were acquired using MRIdian with a low magnetic field of 0.35 T. The signal intensities of each MR image for the markers were analyzed using ImageJ software and the visibility for each was compared. Results: The highest signal intensity was observed in VytaFlex™ 20 (279.67±3.57). Large differences in the signal intensities (e.g., 627% in relative difference between BodyDouble™ SILK and VytaFlex™ 20) among the markers were observed. However, the maximum difference between the signal intensities of the markers with the silicone oil showed only a 62% relative difference between PMC™ 780 DRY and DragonSkin™ 10 MEDIUM. An increase in the signal intensity of the markers with the silicone oil was observed in all markers. Conclusions: New markers were successfully fabricated. Among the markers, DragonSkin™ 10 MEDIUM with silicone oil showed the highest MR signal intensity.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.22
no.2
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pp.330-342
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1998
The effect of rubber mold on densification behavior of pure iron powder was investigated under cold isostatic pressing. The thickness effect of rubber mold was also studied. The elastoplastic constitutive equation based on the yield function of Shima and Oyane was implemented into the finite element program(ABAQUS) to predict compaction responses of metal powder under cold isostatic pressing. The hyperelastic constitutive equation based on Moony-Rivlin and Ogden strain energy potentials was also employed to analyze deformation of rubber mold. The coefficients of the strain energy potentials were obtained from tension and volumetric compression data of rubber. Finite element results were compared with experimental data for densification of pure iron powder under cold isostatic pressing.
In CPB(Cold-Pad-Batch) dyeing, the rubber of the padder roll is influenced by the heat, chemical and mechanical influences and thus aging of the padder roll rubber occurs. This study presents an accelerated thermal aging test of the CPB padder roll rubber with strong alkali conditions. Using Arrhenius formula of the various property values for the various aging temperatures($80^{\circ}C$, $90^{\circ}C$, $100^{\circ}C$) of the padder roll, the accelerated life predictions could be calculated. The threshold value of the property was set at different values. The hardness was set at the point where 5% degradation occurs based on the actual use conditions, and the tensile strength was set at the point where 50% degradation occurs based on the general life prediction standards. From the results of the different physical properties at differing temperatures, the Arrhenius plot could be obtained. Through the usage of the Arrhenius Equation, significant duration expectation could be predicted, and the chemical aging behavior of the CPB padder roll could be found at the arbitrary and actual temperatures.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2002.05a
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pp.778-781
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2002
Durability of rubber dust cover in the ball joint for automotive suspension parts were analyzed by FEM and compared with experimental data. Upper open area of ball joint is sealed by dust cover for preventing outflow of the lubricating oil and intrusion of send, dust, water, etc. This rubber cover undergoes repeated loadings such as tension and compression while the car is running. Analysis about rubber material needs to consider every kinds of nonlinearities arise in finite element analysis, which are geometric nonlinearity due to large displacement and small strain, materially nonlinearity and nonlinear boundary condition such as contact. So in the study, the deformation behavior of dust cover was analysed by using the commercial finite element program MARC. This program could solve these kinds of nonlinear analysis accurately. Finite element model of dust cover is considered as 3-dimensional half model based on 2-dimensional axisymmetric model. Material property of rubber was modeled by Ogden model and input data for calculation takes form uniaxial tension test of rubber specimen, The final object of the study is obtaining the design specification of dust covers and the result of analysis should be a useful data to design of rubber
Recycled tire rubber-filled concrete (RRFC) is employed into the steel-concrete composite structures due to its good ductility and crack resistance. Push-out tests were conducted to investigate the static behavior of steel and rubber-filled concrete composite beam with different rubber mixed concrete and studs. The results of the experimental investigations show that large studs lead a higher ultimate strength but worse ductility in normal concrete. Rubber particles in RRFC were shown to have little effect on shear strength when the compressive strength was equal to that of normal concrete, but can have a better ductility for studs in rubber-filled concrete. This improvement is more obvious for the composite beam with large stud to make good use of the high strength. Besides that the uplift of concrete slabs can be increased and the quantity and width of cracks can be reduced by RRFC efficiently. Based on the test result, a modified empirical equation of ultimate slip was proposed to take not only the compressive strength, but also the ductility of the concrete into consideration.
A Rubber mount is widely used for mechanical parts or engineering materials. Especially, it plays an important role in reducing mechanical vibration due to cyclic loading. But, rubber mount is damaged due to the cyclic loading and resonance. Therefore, it is necessary to investigate evaluation of fatigue life considering vibration characteristics for rubber. In this study, a vibration fatigue analysis was performed and based on Power Spectral Density(PSD) and the stress-life curve and a result of frequency response analysis in the finite element method. The measured load history in experiment was transformed to PSD curve. The stress-life curve was obtained by nonlinear static analysis and fatigue test. In addition, frequency response analysis was conducted for mechanical part. In order to evaluate fatigue life of rubber mount, vibration fatigue test was conducted at the constant acceleration-level as well. Fatigue life was determined when the load capacity is reduced to 60% of its initial value. As a result, predicted fatigue life of rubber mount agreed fairly well with the experimental fatigue life.
This paper presents the analysis of friction master curves for a sliding elastomer on rough granite. The hysteresis friction is calculated using an analytical model that considers the energy spent during the local deformation of the rubber due to surface asperities. The adhesion friction is also considered for dry friction prediction. The viscoelastic modulus of the rubber compound and the large-strain effective modulus are obtained from dynamic mechanical analysis (DMA). We accurately demonstrate the large strain of rubber that contacts with road substrate using the GW theory. We found that the rubber block deforms approximately to 40% strain. In addition, the viscoelastic master curve considering nonlinearity (at 40% strain) is derived based on the above finding. As viscoelasticity strongly depends on temperature, it can be assumed that the influence of velocity on friction is connected to the viscoelastic shift factors gained from DMA using the time-temperature superposition. In this study, we apply these shift factors to measure friction on dry granite over a velocity range for various temperatures. The measurements are compared to simulated hysteresis and adhesion friction using the Kluppel friction theory. Although friction results in the low-speed band match well with the simulation results, there are differences in the predicted and experimental results as the velocity increases. Thus, additional research is required for a more precise explanation of the viscoelastic material properties for better prediction of rubber friction characteristics.
The Edwards-Vilgis slip-link theory and the Kaliske-Heinrich extended tube theory were tested experimentally using published experimental data on networks of natural and isoprene rubber and on polysiloxane networks. All parameters were adjusted to achieve an optimum fit. The data description obtained with the EV theory is not satisfactory and the parameter values tend to lie outside their reasonably expected range. But for the region of low strains, the Kaliske-Heinrich theory offers a satisfactorily accurate data description which is able to serve for practical purposes. Its crosslink term, however, is based on approximations which lead to a questionable prediction and values determined for the exponent in the entanglement term lie outside the range expected by the KH model. Thus, the title question cannot be given a positive answer. Conclusions published earlier that the trapped entanglements contribute both to the crosslink and constraint (entanglement) term are supported by the present data analysis. Experimental equibiaxial data on hydrocarbon networks do not show any maximum on their stretch ratio dependence, contrary to the predictions of molecular theories. The stretch ratio dependences of relative reduced stresses do not sensitively reflect differences in the chemical nature of the chain backbone (hydrocarbon vs. siloxane) and in the crosslinking method (end-linking vs. random crosslinking).
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.10
no.5
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pp.375-379
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2005
Durability of rubber dust cover in the ball joint for automotive suspension parts is analyzed by FEM and compared with experimental data. Upper open area of ball joint is sealed by dust cover for preventing outflow of the lubricating oil and intrusion of send, dust, water, etc. This rubber cover undergoes repeated loadings such as tension and compression while the car is running. Analysis about rubber material needs to consider every kinds of nonlinearities arise in finite element analysis, which are geometric nonlinearity due to large displacement and small strain, materially nonlinearity and nonlinear boundary condition such as contact. The deformation behavior of dust cover is analysed by using the commercial finite element program MARC. In the study, this program could solve these kinds of nonlinear analysis accurately. Finite element model of dust cover is considered as 3-dimensional half model based on 2-dimensional axisymmetric model. Material property of rubber is modeled by Ogden model and input data for calculation takes form uniaxial tension test of rubber specimen. The final object of the study is obtaining the design specification of dust covers and the result of analysis should be a useful data to design of rubber cover.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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