Park, Chun Woong;Kim, Young Do;Sekino, Tohru;Kim, Se Hoon
한국분말재료학회지
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제24권4호
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pp.279-284
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2017
The formation mechanism and photocatalytic properties of a multiwalled carbon nanotube (MWCNT)/$TiO_2$-based nanotube (TNTs) composite are investigated. The CNT/TNT composite is synthesized via a solution chemical route. It is confirmed that this 1-D nanotube composite has a core-shell nanotubular structure, where the TNT surrounds the CNT core. The photocatalytic activity investigated based on the methylene blue degradation test is superior to that of with pure TNT. The CNTs play two important roles in enhancing the photocatalytic activity. One is to act as a template to form the core-shell structure while titanate nanosheets are converted into nanotubes. The other is to act as an electron reservoir that facilitates charge separation and electron transfer from the TNT, thus decreasing the electron-hole recombination efficiency.
Buckling of cylindrical structures has been extensively researched, because it is an important phenomenon to be considered in structural design. However, the evaluation of thermal effects on the buckling of cylindrical structures has been insufficient; therefore, this study evaluates this thermal effect using shell elements. In addition, the thermal effect on the buckling of temperature-dependent nonlinear materials was evaluated. Nonlinear and linear buckling analyses were performed using the arc-length method to investigate the behavioral characteristics of a cylindrical structure. The basic theory of the linear buckling analysis of a cylindrical structure subjected to thermal stress was derived and presented by applying the thermal stress basic theory.
We present the structural and optical properties of Au@TiO2 core-shell microsphere structure prepared by a hydrothermal synthesis method. As a way to improve the efficiency of organic solar cells, the Au@TiO2 core-shell microsphere was synthesized to use the local surface plasmon resonance (LSPR) phenomenon. The synthesized results were confirmed to have the Au@TiO2 core-shell structure using a high-resolution transmission electron microscopy. An absorption was observed to occur at 527 nm belonging to the visible light region using a visible light spectroscopy, which supports the LSPR phenomenon. We suggest that the Au@TiO2 core-shell microsphere is highly likely to be applied to organic solar cells including dye-sensitized solar cells. In addition, we expect it to be widely used not only in the energy but also in the bio as well as in the environmental fields.
Three dimensional (3D) porous structures consisting of Cu@CoO core-shell-type nano-dendrites were synthesized and tested as the anode materials in lithium secondary batteries. For this purpose, first, the 3D porous films comprising Cu@Co core-shell-type nano-dendrites with various thicknesses were fabricated through the electrochemical co-deposition of Cu and Co. Then the Co shells were selectively anodized to form Co hydroxides, which was finally dehydrated to get Cu@CoO nanodendrites. The resulting electrodes exhibited very high reversible specific capacity almost 1.4~2.4 times the theoretical capacity of commercial graphite, and excellent capacity retention (~90%@50th cycle) as compared with those of the existing transition metal oxides. From the analysis of the cumulative irreversible capacity and morphology change during charge/discharge cycling, it proved that the excellent capacity retention was attributed to the unique structural feature of our core-shell structure where only the thin CoO shell participates in the lithium storage. In addition, our electrodes showed a superb rate performance (70.5%@10.8 C-rate), most likely due to the open porous structure of 3D films, large surface area thanks to the dendritic structure, and fast electron transport through Cu core network.
A study on the progressive inelastic deformation behavior of the 316 L stainless steel cylindrical structure with plate-to-shell junction under moving temperature front was carried out by structural test and analysis. The structural test intends to simulate the thermal ratcheting behavior occurring at the reactor baffle of the liquid metal reactor as free surface of hot sodium pool moves up and down under plant transients. The thermal ratchet load that heats the specimen up to 550$^{\circ}C$ was applied repeatedly and residual deformation was measured. The thermal ratcheting test was carried out with two types of cylindrical structures, one with plate to-shell junction and the other without the junction to investigate the effects of the geometric discontinuities on the global ratcheting deformation. The temperature distributions of the test specimens were measured and were used for the ratcheting analysis. The ratchet deformations were analyzed with the constitutive equation of the non-linear combined hardening model. The analysis results were in good agreement with those of the structural tests.
본 연구에서는 고속 충격환경을 경험하는 플라스틱 구조 소재에 대한 인장속도별 물성 평가 시험 및 구조건전성 평가에 음향방출 기법을 적용하였다. 인장속도별 물성 평가시험을 통하여 플라스틱 소재 구조물의 건전성 평가에 유용한 음향방출 신호 특성 인자들을 획득하였다. 인장속도에 따른 인장강도는 저속 인장속도 구간에서는 속도가 증가함에 따라 강도가 증가하는 특성을 보여주었으나 일정 속도 영역 이상의 고속 인장시험에서는 인장속도 증가와 무관하게 일정한 강도 값을 나타내었다. 정적 압축 구조시험에서는 음향방출 기법을 적용함으로써 플라스틱 쉘 구조물의 균열발생 시점 및 위치 등을 정확히 평가할 수 있었다.
Moshkelgosha, Ehsan;Askari, Ehsan;Jeong, Kyeong-Hoon;Shafiee, Ali Akbar
Structural Engineering and Mechanics
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제61권2호
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pp.231-244
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2017
The aim of this study is to develop a semi-analytical method to investigate fluid-structure coupling of concentric double shells with different lengths and elastic behaviours. Co-axial shells constitute a cylindrical circular container and a baffle submerged inside the stored fluid. The container shell is made of functionally graded materials with mechanical properties changing through its thickness continuously. The baffle made of steel is fixed along its top edge and submerged inside fluid such that its lower edge freely moves. The developed approach is verified using a commercial finite element computer code. Although the model is presented for a specific case in the present work, it can be generalized to investigate coupling of shell-plate structures via fluid. It is shown that the coupling between concentric shells occurs only when they vibrate in a same circumferential mode number, n. It is also revealed that the normalized vibration amplitude of the inner shell is about the same as that of the outer shell, for narrower radial gaps. Moreover, the natural frequencies of the fluid-coupled system gradually decrease and converge to the certain values as the gradient index increases.
Vibration analysis of embedded functionally graded (FG)-carbon nanotubes (CNT)-reinforced piezoelectric cylindrical shell subjected to uniform and non-uniform temperature distributions are presented. The structure is subjected to an applied voltage in thickness direction which operates in control of vibration behavior of system. The CNT reinforcement is either uniformly distributed or functionally graded (FG) along the thickness direction indicated with FGV, FGO and FGX. Effective properties of nano-composite structure are estimated through Mixture low. The surrounding elastic foundation is simulated with spring and shear constants. The material properties of shell and elastic medium constants are assumed temperature-dependent. The motion equations are derived using Hamilton's principle applying first order shear deformation theory (FSDT). Based on differential cubature (DC) method, the frequency of nano-composite structure is obtained for different boundary conditions. A detailed parametric study is conducted to elucidate the influences of external applied voltage, elastic medium type, temperature distribution type, boundary conditions, volume percent and distribution type of CNT are shown on the frequency of system. In addition, the mode shapes of shell for the first and second modes are presented for different boundary conditions. Numerical results indicate that applying negative voltage yields to higher frequency. In addition, FGX distribution of CNT is better than other considered cases.
The active vibration control of laminated composite shell has been performed with the optimized sensor/actuator system. PVDF film is used fur the material of sensor/actuator. Finite element method is utilized to model the whole structure including the piezoelectric sensor/actuator system, The distributed selective modal sensor/actuator system is established to prevent the adverse effect of spillover. In the finite element discretization process, the nine-node shell element with five nodal degrees of freedoms is used. Electrode patterns and lamination angles of sensor/actuator are optimized using genetic algorithm. Sensor is designed to minimize the observation spillover, and actuator is designed to minimize the system energy of the control modes under a given initial condition. Modal sensor/actuator profiles are optimized for the first and the second modes suppression of singly curved cantilevered composite shell structure. Discrete LQG method is used as a control law. The real time vibration control with profile optimized sensor/actuator system has been performed. Experimental result shows successful performance of the integrated structure for the active vibration control.
For an enhanced thermoelectric performance, one-dimensional heterostructure nanowires were created that consisted of aBi core and Te shell. The structure was fabricated by depositing Te in-situ onto a Bi nanowire grown by our unique OFF-ON (on-film formation of nanowires) method. After examining a cross-sectional TEM image, it was found that diffusive interface was formed between Bi and Te. Selected area electron diffraction revealed that the crystallinity of the Te shell was some what lower compared to the highly single-crystalline Bi core. The Bi-Te core/shell nanowires can be a smart structure that suppresses phonon transport by several scattering mechanisms, making the OFF-ON method the simplest way to realize that structure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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