1 - 16 av 16
rss atomLänk till träfflistan
Permanent länk
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
  • Disputation: 2019-02-18 13:00 Hörsal 99131, Gävle
    Alizadeh, Mahmoud
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Teknisk informationsvetenskap. University of Gävle.
    Characterisation, Modelling and Digital Pre-DistortionTechniques for RF Transmitters in Wireless Systems2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    Wireless systems have become an inevitable part of modern technologies serving humankind. The rapid growth towards large dimensional systems, e.g. 5th generation (5G) technologies, incurs needs for improving the performance of the systems and considering aspects to make them as far as possible environmentally friendly in terms of power efficiency, cost, and so on. One of the key parts of every wireless communication system is the radio frequency (RF) power amplifier (PA), which consumes the largest percentage of the total energy. Hence, accurate models of RF PAs can be used to optimize their design and to compensate for signal distortions. This thesis starts with two methods for frequency-domain characterisation to analyse the dynamic behaviour of PAs in 3rd-order non-linear systems. Firstly, two-tone signals superimposed on large-signals are used to analyse the frequency-domain symmetry properties of inter-modulation (IM) distortions and Volterra kernels in different dynamic regions of RF PAs in a single-input single-output (SISO) system. Secondly, three-tone signals are used to characterise the 3rd-order self- and cross-Volterra kernels of RF PAs in a 3 × 3 multiple-input multiple-output (MIMO) system. The main block structures of the models are determined by analysing the frequency-domain symmetry properties of the Volterra kernels in different three-dimensional (3D) frequency spaces. This approach significantly simplifies the structure of the 3rd-order non-linear MIMO model.

    The following parts of the thesis investigate techniques for behavioural modelling and linearising RF PAs. A piece-wise modelling technique is proposed to characterise the dynamic behaviour and to mitigate the impairments of non-linear RF PAs at different operating points (regions). A set of thresholds decompose the input signal into several sub-signals that drive the RF PAs at different operating points. At each operating point, the PAs are modelled by one sub-model, and hence, the complete model consists of several sub-models. The proposed technique reduces the model errors compared to conventional piece-wise modelling techniques.

    A block structure modelling technique is proposed for RF PAs in a MIMO system based on the results of the three-tone characterisation technique. The main structures of the 3rd- and higher-order systems are formulated based on the frequency dependence of each block. Hence, the model can describe more relevant interconnections between the inputs and outputs than conventional polynomial-type models.

    This thesis studies the behavioural modelling and compensation techniques in both the time and the frequency domains for RF PAs in a 3 × 3MIMO system. The 3D time-domain technique is an extension of conventional 2D generalised memory polynomial (GMP) techniques. To reduce the computational complexity, a frequency-domain technique is proposed that is efficient and feasible for systems with long memory effects. In this technique, the parameters of the model are estimated within narrow sub-bands. Each sub-band requires only a few parameters, and hence the size of the model for each sub-band is reduced.

  • Disputation: 2019-02-22 09:00 F3, Stockholm
    Temiz, Serdar
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Industriell ekonomi och organisation (Inst.), Industriell Marknadsföring och Entreprenörskap.
    OPEN DATA AND INNOVATION ADOPTION: Lessons From Sweden2018Doktorsavhandling, monografi (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    The Internet has significantly reduced the cost of producing, accessing, and using data, with governments, companies, open data advocates, and researchers observing open data’s potential for promoting democratic and innovative solutions and with open data’s global market size estimated at billions of dollars in the European Union alone (Carrara, Chan, Fischer, & Steenbergen, 2015). This thesis explores the concept of open data, describing and analyzing how open data adoption occurs to better identify and understand key challenges in this process and thus contribute to better use of the available data resources and valuable services for citizens.This research explores the overarching research problem: How does the process of open data adoption occur? Specific research questions include: RQ1: What is the state of open data in terms of political, social, and economic perspectives? RQ2: Who are the main stakeholders utilizing open data; what is their position in the ecosystem, and how do they collaborate? RQ3: Which issues influence open data adoption for open data projects and how? RQ4: What are the potential determinants of open data adoption for open data-driven innovation, and how do these factors influence adoption? To answer these questions, this research has followed an inductive research approach followed by a deductive approach, using both quantitative and qualitative methods.First, this thesis involves macro-level analysis of an open data platform. Second, the thesis maps the open data ecosystem and identifies the ecosystem’s key actors. Third, it determines organizations’ issues and challenges while working with open data and, finally, empirically verifies the factors influencing open data adoption at the organizational level. This research has successfully identified three factors influencing open data adoption—organizational readiness, perceived effort, and perceived benefits—and three that do not (perceived usefulness, perceived risk, and external pressure). Organizational readiness was found to have the greatest influence on open data adoption.The thesis is organized in a hybrid format, meaning it is a monograph with a compilation of studies. The dissertation is structured as follows: First, the introduction defines the open data concept and innovation adoption and explains the reason for this dissertation. Second, the thesis provides an analysis of relevant previous studies, theories, concepts, models, frameworks, and methods. Third, a detailed explanation is given on the methodologies used. Fourth, the empiricalivportion of this thesis comprises four individual studies that constitute the empirical foundations of the research problem. Each study analyzes one research question using its own methodological approach. Fifth, answers to research questions and limitations of this thesis, as well as future research implications, are presented. The conclusion section summarizes this dissertation and its contributions to the areas of open data and innovation adoption.

  • Disputation: 2019-02-22 10:00 FP41, Stockholm
    Li, Junfeng
    KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Teoretisk kemi och biologi.
    Theoretical Studies on Vibrationally Resolved Optical Spectra of Polycyclic Aromatic Molecules2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    Polycyclic aromatic molecules are of great interest owing to their many important applications in chemistry and have therefore been the focus of investigations for over half a century with spectroscopic techniques. This thesis is devoted to the modeling of vibrationally resolved optical spectra of polycyclic aromatic molecules. The general goal is to demonstrate the importance of nuclear motion on the electronic spectra and provide reliable spectral assignments and spectral fingerprints to distinguish different molecular isomers that are often not possible to be identified by experiments alone. In this thesis, four sets of polycyclic aromatic molecules have been systematically studied by using quantum chemistry methods. The simulated vibronic spectra are in good agreement with their experimental counterparts, which enables to provide correct reassignments for the electronic spectra.

  • Disputation: 2019-02-22 10:00 Kollegiesalen, Stockholm
    Engström, Joakim
    KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Centra, Wallenberg Wood Science Center. KTH, Tidigare Institutioner (före 2005), Fiber- och polymerteknologi. KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Fiber- och polymerteknologi, Ytbehandlingsteknik.
    Tailored adhesion of PISA-latexes for cellulose modification and new materials2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    This thesis is focused on applying modification chemistry to already known cellulosic substrates from wood (i.e. cellulose nanofibrils, CNFs, and cellulose nanocrystals, CNCs). The modification is needed to overcome the drawbacks with the nanocellulosics alone, such as sensitivity to water (hydrophilicity) and the brittle material properties (however great stiffness). The first aim is to incorporate nanocellulosics into hydrophobic degradable materials of poly(ε-caprolactone) (PCL), resulting in aggregation if not modified. The challenge is to reach high fraction of nanocellulosics, whilst maintaining the flexibility of PCL and improving the properties of the resulting nanocomposite with the corresponding stiffness of the nanocellulosics. The second aim is to increase toughness and strain-at-break for nanocomposite materials of CNF-networks, to increase the plastic deformation equivalent of fossil-based polymeric materials such as polypropylene (PP). Aiming to achieve these goals, the thesis also includes new synthetic strategies of tailored-made set of block copolymers as modifying components. The modifying components, were synthesised by surfactant-free emulsion polymerisation and polymerisation induced self-assembly (PISA), so called PISA-latexes.

    Two types of cationic polyelectrolytes, (poly(2-dimethylaminoethy methacrylate) (PDMAEMA) and poly(N-[3-(dimethylamino)propyl] methacrylamide (PDMAPMA)), being the corona of the latex, were synthesised. Followed by chain-extension with different hydrophobic monomers such as methyl methacrylate and butyl methacrylate, making up the core polymer of the resulting PISA-latex. The cationic PISA-latexes show narrow size distributions and the glass transition (Tg) of the core polymer can be varied between -40 °C to 150 °C. The PISA-latexes show strong adhesion to silica and cellulose surfaces as assessed by quartz crystal microbalance (QCM-D). Results also indicate that latexes with Tg below room temperature, considered soft, behave different in the wet state than latexes with Tg above room temperature, considered rigid. The softer latexes form clusters (visualised by imaging with microscopy and atomic force measurements (AFM)) and undergo film formation in the wet state. The latter, shown by colloidal probe measurements using AFM resulting in very large work of adhesion and pull-off forces.

    The PISA-latexes compatibilize CNCs and different CNFs with PCL as a matrix polymer, observed by a small increase in stiffness for the final nanocomposites, however not at a level expected by rule-of-mixtures. The promising wet feeding technique results in large increase in stiffness but maintain PCL’s flexibility, above 200% strain-at-break, which is rarely observed for CNF-reinforced nanocomposites. The, in this case, rigid latex facilitate the dispersion of CNFs in the matrix without aggregation, until finally coalescing after processing and possibly giving rise to improved adhesion between CNF and the latex in the matrix, indicated by rheology measurements. Lastly, new nanocomposite films consisting of 75wt% CNF and 25wt% of PISA-latexes were produced and evaluated. The results show that CNF and rigid 100 nm sized PISA-latex, with PMMA core, gives a very tough double network, with strain-at-break above 28%, stiffness of 3.5 GPa and a strength of 110 MPa. These are impressive properties compared to commonly used fossil-based plastic materials.

    Publikationen är tillgänglig i fulltext från 2020-02-01 15:00
  • Disputation: 2019-02-22 14:00 sal F3, Stockholm
    Ótão Pereira, Pedro Miguel
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Reglerteknik.
    Geometric Control of Thrust Propelled Systems2019Doktorsavhandling, monografi (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Denna avhandling inspirerades av AEROWORKS, ett europeiskt forskningsprojekt vars huvudsakliga syfte var att distribuera flera heterogena obemannade flygplan i miljöer med begränsat mänskligt ingripande. Avhandlingen undersöker kontroll av flygplan för lasttransport, vilket är en viktig tillämpning vid till exempel inspektion och underhåll av åldringsinfrastrukturer.

    Därutöver fokuserar avhandlingen på kontroll av multi-agent system där agenter ska uppnå ett gemensamt mål, som exempelvis vid samarbete för transporter av gemensam last. I den första delen av avhandlingen fokuserar vi på kontroll av tryckdrivna system. Ett tryckdrivet system liknar ett flerrotorsystem där en tryckingång är tillgänglig i flera riktningar, vilket vi kan rotera med en momentinmatning. I ett första steg utvecklar vi regulatorer för det tryckdrivna systemet genom att tillämpa icke-linjär reglerteknik. I ett andra och sista steg omvandlar vi {ett fysiskt system} med en lämplig koordinatändring i det tryckdrivna systemet, vilket möjliggör att använda de styrenheter som utformats i det första steget.

    Bland de fysiska system som undersöks betonar vi flygtransporter med hängande last där en last är kopplad till ett luftfordon, samt där en last är kopplad till två luftfordon. En annan nyckelidé, som används i hela avhandlingen, är geometrisk reglerteknik där man försöker utforma regulatorer som är oberoende av användarval. Detta innebär att när ett experiment utförs och en användare väljer en referensram, är applikationen av en geometrisk regulator okänslig inför valet av referensram. En icke-geometrisk regulator däremot ger olika resultat beroende på vilken ram som väljs. Experiment och simuleringar illustrerar prestandan för de föreslagna kontrollstrategierna för olika mekaniska system.

    I den andra delen av denna avhandling fokuserar vi på global stabilisering av mekaniska system, i motsats till den första delen, där i mindre utsträckning global till lokal stabilisering var tillräcklig. För non-contractible sets, som återfinns genomgående i avhandlingen, existerar dock inte en global stabil asymptotiskt jämviktspunkt under en kontinuerlig reglersignal. Vi tar särskilt i beaktning en fast pendel som vi önskar stabilisera globalt vid en specifik önskad konfiguration. För att uppnå det ovan beskrivna skapar vi ett diagram mellan flera stabiliserande kontinuerliga reglersignaler och växlar mellan dessa för att uppnå den önskade jämvikten med en global samlingsregion. Detta har vi validerat i simuleringar.

    I den sista delen av avhandlingen undersöker vi ett multi-agent system som består av rotationsmatriser, och vi utformar regulatorer som garanterar asymptotisk ofullständig synkronisering. Framför allt utvecklar vi decentraliserade vridmomentregulatorer för agenterna. När riktningarna som ska synkroniseras är huvudaxlarna kan vi föreslå regulatorsignaler för vridmoment som inte kräver vridmoment-inmatning i alla riktningar, utan endast i riktningarna ortogonala respektive huvudaxel. Slutligen presenteras simuleringar som illustrerar resultatet av den föreslagna reglerstrategin.

  • Disputation: 2019-02-26 10:30 T1 (Emmy Rappesalen), Huddinge
    Kornevs, Maksims
    KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Medicinteknik och hälsosystem, Hälsoinformatik och logistik.
    Assessment of Application of Participatory Methods for Complex Adaptive Systems  in the Public Sector2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Offentliga sektorns tillhandahållande av tjänster är resultatet av ett komplext adaptivt system och involverar ett stort antal intressenter från olika institutioner och organisationer. I en tid av snabba förändringar av kraven och förväntningar från offentliga sektorn förändras behövs förändringsprocesser som involverar intressenter från olika nivåer och positioner.

    Participativa metoder ger möjlighet att involvera ett brett spektrum av intressenter. Även om participativa metoder visat sig framgångsrika i enstaka fall, och tillämpningar när det gäller att involvera medborgarna i myndighetsbeslut är väl beskrivna, så finns mycket litet bevis på metodens roll när det gäller yrkesverksamma.

    Denna studie undersöker tillämpningen av participativa metoder för stödja förändringsprocesser i den offentliga sektorn ur ett komplext adaptivt systemperspektiv. Syftet med denna tvåstegs explorativa sekventiella blandade metodstudie med deskriptiva delar är att först kvalitativt undersöka vilka förändringsbehov i den offentliga sektorn som kan dra nytta av participativa metoder och sedan att tillämpa participativa metoder i sex experiment för att bedöma hur effektiva sådana metoder är i att stödja förändringsprocesser av komplexa adaptiva system inom den offentliga sektorn.

    Fyra metoder har innefattats: participativ simulering, gamification, Q-metodik och participativ modellbyggnad. Vart och ett av fallen har poängsatts utifrån ett ramverk. Fallen har hämtats från områdena vägnät, transit och hälsovård.

    Analys av experimenten påvisar flera trender. För det första visade experiment på fältnivå, där expertis och kunskap utanför en organisation krävs, en starkare demokratisering och fokus på att kartlägga mångfalden jämfört med andra nivåer. På samma sätt visar experiment på delsystemnivå mer sannolikt att fokus ligger på att nå konsensus och använda deltagare för rådgivning. För det andra har ett mönster påvisats mellan högre deltagande nivå av en metod, högre grad av fördelning mellan deltagarna och bättre resultat av en bedömning. En korrelation observerades mellan övergripande bedömning och andra applikationsparametrar: kommunikationseffektivitet, kunskap om orsaker och effekter och ledarskapsdirektiv.

    Erkännandet av att den offentliga sektorn är ett komplext adaptivt system visade sig vara mer närvarande i de serviceorienterade områdena än inom infrastrukturen. Storskaliga problem på organisationsnivå eller till och med på fältnivå visade sig vara mer komplexa än problem på delsystemnivå.

    Participativa metoder visade sig vara effektiva för att handlägga frågor av komplex natur. Särskilda styrkor var förmågan att tillhandahålla öppna strukturer för att tänka utanför lådan och att identifiera flaskhalsar och begränsningar i system. Möjligheten att identifiera skillnader i intressentperspektiv visar sig vara värdefull och kan samlas från ett brett spektrum av källor i och kring en deltagarmiljö.

    Framgångsrika participativa metoder kräver hög kommunikationseffektivitet, användandet av retroaktiv utvärdering och måste baseras på samarbete med intressenter på hög nivå. Kostnader kan överskugga alla fördelar om problemet inte är komplext nog eller om förberedelserna inte har utförts på lämpligt sätt. Tillgång till rätt personer, stöd från organisationen och motiverade deltagare, liksom det rätta valet för nivån på deltagande visade sig vara avgörande för framgång.

  • Disputation: 2019-02-27 13:00 FA31, Stockholm
    Galushin, Sergey
    KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Fysik, Kärnenergiteknik.
    Development of Risk Oriented Accident Analysis Methodology for Assessment of Effectiveness of Severe Accident Management Strategy in Nordic BWR2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Den generiska ABB-reaktorn (Nordic BWR) använder inneslutningkyling, tryckavlastning och filtrering av utsläpp som strategi för hantering av svåra haverier. Vid ett svårt haveri kommer härdgrus falla ned i nedre primärutrymmet, fragmentera, och att bilda en s.k. grusbädd där resteffekten kan kylas ned med hjälp av naturlig cirkulation av vattnet i bassängen. Framgången med den befintliga strategin beror på härdsmälteförloppet och härdsmältfrigöring från reaktortanken som bestämmer förutsättningarna för: (i) egenskaper för reaktorgruset och dämed även grusbädden, och (ii) ångexplosioner som kan inträffa när härdsmältan faller ned i nedre primärutrymmet.Strategin är konceptuellt enkel, men den innebär komplexa interaktioner mellan fysiska fenomenen och processer, och är mycket känslig för olycksscenarierna. Den kan inte bedömas med hjälp av separerata probabilistiska eller deterministiska metoder på grund av osäkerhet som uppkommer från interaktioner mellan olycksscenarierna och deterministiska fenomen.Därför har så kallad Risk Oriented Accident Analysis Methodology (ROAAM) som kombinerar probabilistiska med deterministiska metoder föreslagits som riskvärdering och bedömning huruvida strategin ger ett tillräckligt skydd för omgivningen. Denna metodologi (ROAAM) utvecklades för bedömning av sällsynta högkonsekventa händelser där både aleatoriska (stokastiska) och epistemiska (modelleringsrelaterade) osäkerheter spelar en viktig roll i riskbedömningen.Huvudsyftet med ROAAMs användning är att ge indata för ett underliggande beslutsproblem och möjliggöra robust beslutsfattande gällande nuvarande säkerhetsdesign och procedurer samt möjliga konstruktionsändringar.Detta arbete är inriktat på vidareutveckling av ROAAM-metodologin, som innefattar (i) utveckling och genomförande av probabilistiska ramar för riskanalys och kvantifiering i ROAAM+; (ii) analys av svår haveriutveckling i reaktortanken, härdsmälteförloppet och förutsättningarna för härdsmältfrigöring från reaktortank som analyserats med koden MELCOR; och (iii) riskvärdering av ångexplosion i reaktorinneslutning beroende på förutsättningarna för härdsmältfrigöring från reaktortank.I ROAAM+ används "fullmodeller", såsom MELCOR-koden, för att utveckla beräkningseffektiva "surrogatmodeller" för att möjliggöra omfattande analys av osäkerhetsfaktorer och identifiera skadedomäner. ROAAM+ analys identifierade specifika antaganden i MELCOR-modeller, som för närvarande är de viktigaste bidragsgivarna till osäkerheten i bedömningen av SAM-effektiviteten.

  • Disputation: 2019-02-28 10:00 F3, Stockholm
    Acevedo Gomez, Yasna
    KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Kemiteknik, Tillämpad elektrokemi.
    On Gas Contaminants, and Bipolar Plates in Proton Exchange Membrane Fuel Cells2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Polymerelektrolytbränslecellen är en elektrokemisk enhet som omvandlar den kemiskt bundna energin i ett bränsle till elektrisk energi genom två elektrokatalytiska reaktioner. Den vanligaste katalysatorn som används är Pt/C som hittills också har visat bäst prestanda i bränslecellen. Nackdelen med denna katalysator är dock att den inte tolererar föroreningar. Både vätgas och syrgas kan innehålla små mängder av föroreningar beroende på ursprung. Syftet med denna avhandling är att förstå effekten på cellens prestanda av två olika föroreningar som är mindre undersökta: Ammoniak som kan medfölja vid reformering av förnybara råvaror till vätgas, och kvävedioxid som kan komma från luftföroreningar. Mekanismer för förorening av cellen och en adekvat återhämtningsmetod för respektive förorening har studerats. Dessutom, bipolära plattor av rostfritt stål elektrokemiskt belagda med Ni-Mo eller Ni-Mo-P, undersökts som ett alternativ till rent rostfritt stål- och grafit.

    Resultaten visar att ammoniak inte bara åstadkommer förändringar i polymermembranet utan också i syrereduktionsreaktionen (ORR), väteoxidationsreaktionen (HOR) och jonomeren i de båda elektroderna. Till vilken grad som försämrad prestanda efter förorening kan återhämtas, beror både på koncentrationen av ammoniak och exponeringstid. När det gäller kvävedioxid så påverkar en bara elektrodens katalysator där försämringen av elektroden är relaterad till sidoreaktioner som sker på katalysatorytan. NO2 är dock inte starkt bunden till katalysatorn och det är möjligt att återhämta prestandan med bara ren luft. Tiden som återhämtningsprocessen tar beror på cellpotentialen och luftflödet.

    Utvärderingen av elektropläterade skikt av Ni-Mo och Ni-Mo-P på rostfritt stål, som gjorts genom mätningar ex-situ och in-situ, visar att dessa beläggningar avsevärt minskar det interna kontaktmotståndet (ICR) och korrosionen av rostfritt stål. In-situ-experimenten visar att tillsatsen av  fosfor i beläggningen inte förbättrar bränslecellens prestanda, men att legering av Ni-Mo är ett lovande material att använda vid elektroplätering av skyddande skikt på bipolära plattor av rostfritt stål.

  • Disputation: 2019-03-01 10:00 Kollegiesalen, Stockholm
    Paulraj, Alagar Raj
    KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Kemiteknik, Processteknologi.
    Studies on Rechargeable Fe-air electrodes in Alkaline electrolyte2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    Energy storage system is an important component in the energy system based on variable renewable energy sources into the grid. Energy storage system could contribute to decarbonization, energy security, offset the demand and supply of the electricity sector, especially for the electric grid. These can be either mechanical, electrochemical, chemical, electromagnetic or thermal devices. The most important functional characteristics of an energy storage system are capital cost, roundtrip efficiency, energy and power rating, response times and cycle life. Electrochemical energy storage systems (EES) have the following edge over the other systems: fast response time, relatively short duration of storage, size, high efficiency, a decentralized installation which is closer to generation or consumption site.

    The focus of this thesis is on the development of cost-effective iron anode materials and electrocatalytic air electrodes for Fe-air batteries that potentially could become as an energy storage system. Iron-based systems are attractive due to their safety, cheapness, non-toxicity and ubiquitous availability of materials. However, both the anode and cathode parts have numerous drawbacks that need to be addressed. The anode exhibits poor charge efficiency, rate capability and low capacity utilization while the cathode has sluggish kinetics, poor activity, structural stability and the numbers of active non-noble metal catalysts are limited.

    This work utilized Cu and Sn-doped iron nanomaterials and different additives (Bi2S3, CNT, LiOH) to enhance the performance of the iron electrode. The performance of the electrodes were evaluated using the charge/discharge cycling, rate capability, cyclic voltammetry (CV), galvanostatic and potentiodynamic polarization measurements, in operando charging measurements combined with mass spectrometry. The fresh and cycled electrodes and powders were characterized by ex-situ XRD, BET, SEM, TEM , XPS and Raman spectroscopy. The most striking results are the prevention of nanoparticle agglomeration, increased charging efficiency (80-91%), effect of Cu and Sn dopants on specific capacity (367-603 mAh g-1) and improved performance of the electrodes at high charge current densities.

    In the subsequent air electrode part, non-precious metal La-doped CaMnOx, nano Co3O4 and NiFeOX electrocatalysts were synthesized using co-precipitation and hydrothermal methods. Both the single and mixed catalysts were used as bi-functional catalysts for oxygen reduction and evolution reactions (ORER). The catalysts were characterized by XRD, SEM, TEM, BET, Raman and XPS. The electrocatalytic activity and stability were assessed in alkaline solutions on gas diffusion electrodes and glassy carbon electrode by linear sweep voltammetry (LSV), CV and rotating disk electrode (RDE). Furthermore, the mixed catalyst and NiFeOX showed excellent bifunctional performance such as high activity and stability achieved by the hybridization of the two catalysts and the effect of catalyst loading on the electrocatalytic performance. These findings can help to develop a cost-effective material for Fe-air batteries.

  • Disputation: 2019-03-01 10:00 FD5 The Svedbergsalen, Stockholm
    Nilebäck, Linnea
    KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Proteinvetenskap, Proteinteknologi.
    Expanded knowledge on silk assembly for development of bioactive silk coatings2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Silke är ett fascinerande naturmaterial som består av proteiner som genom självorganisation och strukturella omvandlingar bildar ett av de starkaste materialen man känner till. Eftersom det är proteinbaserat, tåligt och elastiskt har det många egenskaper som gör det lämpligt som strukturell bas för vävnadsrekonstruktion. Naturliga silkesproteiner är komplexa och därmed svåra att producera syntetiskt. Därför har partiella silkesproteiner designats för produktion i heterologa värdceller såsom uttrycksstammar av Escherichia coli. Denna avhandling presenterar studier av egenskaperna hos det partiella spindelsilkesproteinet 4RepCT och dess självorganisation, samt beskriver hur bioaktiva silkesbeläggningar kan prepareras och användas. Fokus har varit på utveckling av beläggningar till implantatytor för att förebygga infektioner samt främja interaktioner med celler.

    I Artikel I undersöktes de inneboende egenskaperna för de två proteindelarna 4Rep och CT samt deras bidrag till självorganisationsprocessen, genom att studera dem enskilt, i en blandning (4Rep+CT) och som fusionsprotein (4RepCT). Resultaten visar att självorganisation sker både vid interfasen mellan vätska och luft, och mellan vätska och fast yta. CT når interfaserna tidigt men omvandlas inte på egen hand till de β-flak som är karaktäristiska för silke. 4Rep adsorberar till interfaserna i hög hastighet och påvisar ett omfattande bildande av intermolekylära interaktioner, även om detta sker oorganiserat. Kovalent koppling mellan 4Rep och CT, som håller de två silkesdelarna nära, som i 4RepCT, visades vara nödvändigt för att uppnå både ombildning till strukturer med högt innehåll av β-flak och en topografi bestående av nanofibriller.

    Upptäckten att 4RepCT bildar fibrillära beläggningar genom självorganisation på fasta ytor kan vara användbart för olika tillämpningar, till exempel för att förbättra implantatytor. Ytbeläggningsmetoden utvärderades i Artikel II, där det visades att silkesbeläggningarna var kemiskt stabila och även kunde göras av silkesproteiner som på genetisk nivå hade fuserats med ytterligare peptidmotiv. Silke med ett cell-bindande motiv (FN-silke) och en antimikrobiell peptid (Mag-silke) kunde genom självorganisation bilda beläggningar på titan, rostfritt stål och hydroxyapatit, vilka är vanliga implantatmaterial. Fibroblaster och endotelceller kunde odlas på beläggningar av FN-silke och visade god tillväxt. Slutligen utvärderades också Mag-silkets förmåga att förebygga adhesion av Staphylococcus aureus.

    I Artikel III användes silke från silkesmaskar för att konstruera material i tre olika format som lämpar sig för sårvård. Mikroporösa material, mattor gjorda med elektrospinning, och tunna beläggningar av silkesmasksilke fick ytbeläggningar av 4RepCT. Därmed erhöll de funktionella egenskaper via 4RepCT i fusion med ett cell-bindande motiv (FN-silke), en antikroppsbindande domän (Z-silke) eller ett enzym (Xyl-silke). Detta visar på en mångsidig metod för funktionalisering av material i olika format med bioaktiva motiv och domäner.

    Arbetet i Artikel IV syftade till att utveckla bi-funktionella silkesbeläggningar för att främja osseointegrering och förebygga adhesion av bakterier på ortopediska implantat och tandimplantat. Beläggningar av vanligt silke (4RepCT) och FN-silke erhöll nya funktioner genom att använda transpeptidaset Sortas A till att katalysera konjugering med endolysinerna PlySs2 eller SAL-1, alternativt enzymet Dispersin B som kan dispergera biofilmer. De erhållna beläggningarna resulterade i reducerad adhesion av S. aureus jämfört med vanligt silke och FN-silke. Dessutom kunde osteosarkomceller binda in till och visade god proliferation på beläggningar av FN-silke även efter konjugering med enzymerna.

    Sammantaget visar arbetet i den här avhandlingen att silkesbeläggningar av 4RepCT är lovande som bas för att konstruera bioaktiva ytor. Beläggningarna kan användas på många olika ytor, och de bioaktiva beläggningar som har utvecklats inom detta arbete har potential inom sårvårdstillämpningar och förebyggande åtgärder mot infektioner associerade med biomaterial.

  • Disputation: 2019-03-01 13:00 Air&Fire, Stockholm
    Zhang, Wang
    KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH).
    Development of novel molecular and microfluidics tools for identification and characterization of latent HIV-1 reservoir2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    The existence of latent HIV-1 reservoir (LR) in all HIV-1 infected patients serves as a major obstacle to completely cure HIV-1 infection. However, up to now there is still no available assay that provides an accurate measurement of the reservoir size. This thesis aims to address this challenge from different aspects with several novel technologies, using both molecular and microfluidics-based tools. To find a proper tool to identify the latent HIV-1 reservoir, in Paper I and II, LIPS assay, RNAflow, and RNAscope assay were optimized and evaluated for indirect and direct detection of latent HIV-1 reservoir. The results indicated the LIPS method might not be sufficient for latent HIV-1 reservoir detection, although it has been proposed to quantify the latent HIV-1 reservoir indirectly. Furthermore, the optimized RNAscope technique performed better than RNAflow for transcription and translation competent latent HIV-1 reservoir identification. The RNAscope was also found to be independent of the HIV-1 subtype and can be applied to patient samples at single cell level. As there are currently no available surface biomarkers for latent HIV-1 reservoir, in Paper III, transcriptomics and proteomics-based analysis method for high-throughput selection of potential biomarker were established and applied to different patient groups. Twelve membrane protein-coding genes were identified as downregulated in the patient group who were hypothesized to have lower latent reservoir. These proteins might have the potential to be used as surface biomarkers for latent HIV-1 reservoir. CD4+ T cells, monocyte/macrophages, and natural killer cells are believed to be the primary source for HIV-1 reservoirs in peripheral blood. In paper IV, a microfluidic chip was developed to simultaneously isolate these three mononuclear leukocyte cell types directly from whole blood. The microfluidic method reduces the sample volume requirement and is a promising tool for latent HIV-1 reservoir study. Together, though further improvement and clinical verification are necessary, the work in this thesis has contributed to the advancement of latent HIV-1 reservoir characterization and may facilitate future development of the latent HIV-1 reservoir targeting and clearance methods with the ultimate goal – to cure HIV-1 infection.

  • Disputation: 2019-03-08 10:15 F3, Stockholm
    Owrang, Arash
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS).
    In Pursuit of Ideal Model Selection for High-Dimensional Linear Regression2019Doktorsavhandling, monografi (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    The fundamental importance of model specification has motivated researchers to study different aspects of this problem. One of which is the task of model selection from the set of available competing models. In this regard, several successful model selection criteria have been developed for the classical setting in which the number of measurements is much larger than the parameter space. However, when the number of measurements is comparable with the size of the dimension of the parameter space, these criteria are too liberal and prone to overfitting.

    In this thesis, we consider the problem of model selection for the high-dimensional setting in which the number of measurements is much smaller than the dimension of the parameter space. Inspired by previous work in this area, we propose a new model selection criterion based on the Fisher information. We analyze the performance of our criterion as the number of measurements increases to infinity as well as when the noise variance decreases to zero. We prove that the proposed criterion is consistent in selecting the true model in both scenarios. Besides, we conceive a computationally affordable algorithm to execute our model selection criterion. This algorithm utilizes the solution path of Lasso to narrow the set of all plausible combinatorial models down to a few ones. Interestingly, this algorithm also can be used for choosing the regularization parameter in the Lasso estimator properly. The empirical results support our theoretical findings. We also practice the task of model selection in situations where there are multiple measurement vectors available. Here, we also allow the elements of the noise vector to be spatially correlated. For such situations, we propose a non-negative Lasso estimator that is inspired by covariance matching techniques. Here, to tune the corresponding regularization parameter, we use our model selection criterion that has been introduced earlier. Empirical results show that our non-negative Lasso estimator can correctly select the true model when a relatively small number of measurement vectors are available. Moreover, the empirical results show that our proposed method is rather insensitive to a high correlation between the columns of the design matrix. In the last part of the thesis, we apply some of the theories and tools developed for model selection in the previous chapters to the problem of change point detection for noisy piecewise constant signals. In more details, we first consider the previously proposed change point estimation method, fused Lasso, and explain why it cannot guarantee the detection of the true change points. Then, we propose a normalized version of fused Lasso that is obtained by normalizing the columns of the sensing matrix of the Lasso equivalent. We analyze the performance of the proposed method, and in particular, we show that it is consistent in detecting change points as the noise variance tends to zero. Finally, we show numerical experiments that support our theoretical findings.

  • Disputation: 2019-03-08 14:00 F3, Stockholm
    Zhou, Yushan
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Fusionsplasmafysik.
    Impact of Surface Structures onDeposition and Erosion in a Tokamak2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Fusion är en potentiellt obegränsad och miljövänlig energikälla för det mänskliga samhället i framtiden. Det återstår emellertid vissa problem att lösa. Bland dem är deposition och erosion vid ytor som är i kontakt med plasmat kritiska. Deposition av bränsle och föroreningar ger potentiellt långsiktig ackumulation av bränsle (tritium) som kan ge upphov till säkerhetsproblem och försämra bränsleekonomin. Erosion av vakuumkärlets väggar i in fusionsanläggning alstrar förorenar plasmat och kan begränsa livstiden för väggkomponenter. Arbetet i denna avhandling fokuserar på deposition och erosion på ytor i JET-ILW-projektet, som består av volfram (eller volframbelagd kolfiberkomposit) i divertor och beryllium i limiter.

    För depositionsfrågorna användes mikroanalys för att observera hur deuterium och beryllium fördelas över ytorna efter plasmaexponering. Yttopografi erhölls från SEM, optisk mikroskopi och konfokal laserskanmikroskopi. Distributionskartor från IBA jämfördes med yttopografin. För att förklara experimentella resultat användes modellering av jontrajektorior, dels på verklig experimentell topografi, dels på förenklade modellytor. Micro IBA-resultat visar att deuterium och beryllium ansamlas i mikroskopiskt nedsänkta områden, t.ex. gropar och sprickor. Modelleringen visar att joners gyratation delvis kan förklara denna ojämna fördelning av deuterium och beryllium.

    För erosionsproblemet gjordes mätningar på markerplattor, konstruerade för att observera materialosion i JET. En ny metod införs för att erhålla erosionsdata, genom att kombinera mikro IBA och SEM-bild. Denna metod kan skilja på inflytande på IBA-resultat från skrovlighet, vilket är annars är ett problem IBA för på skrovlig yta. På samma sätt används mikroanalys för att förbättra tolkningen av analyser av deuterium som trängt in i en skiktad struktur.

  • Disputation: 2019-03-13 22:41 F3, Stockholm
    Wu, Yiming
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Elkraftteknik.
    Quality Assurance of Time Critical Data Using Adaptive Data Delivery Mechanisms in Smart Grids2018Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    Smart grids are proposed to integrate renewable energy and to improve the efficiency of power system operation. The challenges of integrating renewable energy are the inherent fluctuations of generation which are difficult to predict which may lead to challenges to the safe operation of power systems. Improving the efficiency of power systems means they should be operated closer to their limits. To solve these challenges, advanced protection and control applications, have been proposed that increase the accuracy of reactions and reduce the response time to events and faults. However, not all the data required for these applications can be delivered by the conventional Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) systems. As an example, synchrophasor data are intended to be delivered via a Wide Area Monitoring and Control (WAMC) system, which can be seen as a parallel data delivery infrastructure to SCADA. As deployment of intelligent substation secondary devices such as Intelligent Electronic Devices (IEDs), Merging Units (MUs), and Phasor Measurement Units (PMUs), data volume and data resolution in the power systems is increasing. To flexibly share data in the power system, different data delivery architectures have been proposed. Flexible data sharing brings benefits of information resiliency from different data sources. But it also raises the requirements on cyber-security for protection of the smart grid applications. Such needs are in turn being gradually addressed by new cyber-security mechanisms.

    In this thesis, the main quality attributes for time critical smart grid applications being; data accuracy, information resiliency, communication performance, and cyber-security and their interrelation are studied. Most previous research has been focused on assurance on one of these quality attributes, while in practical implementation the attributes are clearly related and interdependent. There is consequently a lack of study of the interactions between these quality attributes.

    This thesis focuses on the interactions of three pairs of these four time critical data quality attributes. The hypothesis of the interaction of each pair has been formulated as research question which is answered in different sections of the thesis. The results of this thesis show that information resiliency can increase the data accuracy and enhance the communication performance assurance to the smart grid application. This is in the thesis shown by two of the contributions presented in this thesis, being the implementation and validation of an adaptive data source selection mechanism to realize at substation level and wide area system level separately. In addition, since cyber-security mechanisms can affect the communication performance, specifically latency, and a trade off between security and performance may be needed. A third contribution in the thesis is a framework incorporating these two time critical quality attributes consisting of  an adaptive cyber-security scheme which contributes to the incorporation of performance requirements.

  • Disputation: 2019-03-15 10:00 F3, Stockholm
    Mittal, Nitesh
    KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Mekanik, Strömningsfysik.
    Nanostructured Biopolymeric Materials: Hydrodynamic Assembly, Mechanical Properties and Bio-Functionalities2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Behovet av avancerade multifunktionella material från förnyelsebara råvaror ökar med en snabbt växande befolkning i världen och behovet av att värna om vår miljö. Skalbara framställningsprocesser är och kommer att vara avgörande för utformningen av dessa hållbara och miljövänliga material med hög prestanda, vilket kräver nya processer som möjliggör kontroll av materialens struktur på alla hierarkiska nivåer. I denna avhandling har ny teknologi för kontrollerad sammanfogning av nanokomponenter baserade på biopolymerer tillämpats för att uppnå extraordinära egenskaper på makroskopisk nivå. Den valda teknologin är baserad på strömningsmekanisk sammanfogning, vilket är en lovande metod för att kontinuerligt framställa makroskopiska strukturerade material från nanokomponenter.

    Avhandlingen består av tre huvudspår; strömningsmekanisk sammanfogning av nanocellulosa (här syftar vi främst till cellulosananofibriller, CNF) och därtill associerade grundläggande frågeställningar kring processen kopplat till detta; framställning av material baserat på kombinationen av nanocellulosa med silkesproteiner och slutligen framställning av material bestående av amyloidliknande proteinnanofibriller (PNF). När det gäller sammanfogning av nanocellulosa har målet vara att förstå de förhållanden under vilka framställningen av makroskopiska material av CNF resulterar i materialegenskaper som förmår utnyttja de mekaniska egenskaperna hos nanokomponenterna. Nanocellulosa är det mest förekommande strukturella bio-baserade elementet på jorden och har en imponerande hög hållfasthet och styvhet, och naturliga och framställda cellulosamaterial har hittills varit mycket svagare än nanocellulosa. Genom att strömningsmekaniskt påverka hur nanocellulosan bildar nanostrukturen hos kontinuerliga fiberr, med målet om maximal mekanisk prestanda, har vi framställt fiberr som är starkare och styvare än något annat naturligt eller konstgjort biomaterial (elasticitetsmodul 86 GPa och draghållfasthet 1.57 GPa). Eftersom den strömningsmekaniska framställningsprocessen i stor utsträckning är beroende av grundläggande fenomen som rotationsdiffusion och nätverksgenerering av nanopartiklar, har vi även tillämpat en ny metod baserad på dubbelbrytning som möjliggör tidsbesparande in-situ karakterisering av rotationsdiffusion och nätverksdynamik för nanofibrillära komponenter, inklusive effekterna på anisotropa orienteringsfördelning.

    Genteknik möjliggör syntes av silkesproteiner som kan tjäna som grund för nya biomaterial. Silkesproteiner är emellertid svåra att hanteras och kan bara erhållas i små mängder från spindlar. Genom att kombinera nanocellulosa med rekombinant spindelsilkeprotein har vi tillverkat starka, tåliga och bioaktiva nanokompositer. Vi visar hur små mängder silkesfusionsproteiner kan kombineras med nanocellulosa för att ge avancerad biofunktionalitet som inte kan uppnås med nanocellulosamaterial. Slutligen har den strömningsbaserade framställningsprocessen använts att tillverka material från 100% icke-kristallina byggstenar av vassleprotein. Dessa byggstenar består av en blandning med p-laktoglobulin som huvudkomponent, vilken självgenererar amyloidliknande proteinnanofibriller stabiliserade av vätebindningar. Vi visar hur förhållandena under fibrilleringsprocessen påverkar egenskaper och morfologin hos proteinnanofibrillerna. Slutligen framställs material av proteinnanofibriller med olika morfologier, där vi visar hur dessa kan sammanfogas i starka kontinuerliga fiberr utan tillsats av mjukgörare eller tvärbindande komponenter.

    Publikationen är tillgänglig i fulltext från 2019-02-22 07:59
  • Disputation: 2019-03-15 13:30 Ka-Sal C (Sal Sven-Olof Öhrvik), Stockholm
    Peiro Sajjad, Hooman
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Programvaruteknik och datorsystem, SCS.
    Methods and Algorithms for Data-Intensive Computing: Streams, Graphs, and Geo-Distribution2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    Struggling with the volume and velocity of Big Data has attracted lots of interest towards stream processing paradigm, a paradigm in the area of data-intensive computing that provides methods and solutions to process data in motion. Today's Big Data includes geo-distributed data sources.In addition, a major part of today's Big Data requires exploring complex and evolving relationships among data, which complicates any reasoning on the data. This thesis aims at challenges raised by geo-distributed streaming data, and the data with complex and evolving relationships.

    Many organizations provide global scale applications and services that are hosted on servers and data centers that are located in different parts of the world. Therefore, the data that needs to be processed are generated in different geographical locations. This thesis advocates for distributed stream processing in geo-distributed settings to improve the performance including better response time and lower network cost compared to centralized solutions. In this thesis, we conduct an experimental study of Apache Storm, a widely used open-source stream processing system, on a geo-distributed infrastructure made of near-the-edge resources. The resources that host the system's components are connected by heterogeneous network links. Our study exposes a set of issues and bottlenecks of deploying a stream processing system on the geo-distributed infrastructure. Inspired by the results, we propose a novel method for grouping of geo-distributed resources into computing clusters, called micro data centers, in order to mitigate the effect of network heterogeneity for distributed stream processing applications. Next, we focus on the windowed aggregation of geo-distributed data streams, which has been widely used in stream analytics. We propose to reduce the bandwidth cost by coordinating windowed aggregations among near-the-edge data centers. We leverage intra-region links and design a novel low-overhead coordination algorithm that optimizes communication cost for data aggregation. Then, we propose a system, called SpanEdge, that provides an expressive programming model to unify programming stream processing applications on a geo-distributed infrastructure and provides a run-time system to manage (schedule and execute) stream processing applications across data centers. Our results show that SpanEdge can optimally deploy stream processing applications in a geo-distributed infrastructure, which significantly reduces the bandwidth consumption and response latency.

    With respect to data with complex and evolving relationships, this thesis aims at effective and efficient processing of inter-connected data. There exist several domains such as social network analysis, machine learning, and web search in which data streams are modeled as linked entities of nodes and edges, namely a graph. Because of the inter-connection among the entities in graph data, processing of graph data is challenging. The inter-connection among the graph entities makes it difficult to distribute the graph among multiple machines to process the graph at scale. Furthermore, in a streaming setting, the graph structure and the graph elements can continuously change as the graph elements are streamed. Such a dynamic graph requires incremental computing methods that can avoid redundant computations on the whole graph. This thesis proposes incremental computing methods of streaming graph processing that can boost the processing time while still obtaining high quality results. In this thesis, we introduce HoVerCut, an efficient framework for boosting streaming graph partitioning algorithms. HoVerCut is Horizontally and Vertically scalable. Our evaluations show that HoVerCut speeds up the partitioning process significantly without degrading the quality of partitioning. Finally, we study unsupervised representation learning in dynamic graphs. Graph representation learning seeks to learn low dimensional vector representations for the graph elements, i.e. edges and vertices, and the whole graph.We propose novel and computationally efficient incremental algorithms. The computation complexity of our algorithms depends on the extent and rate of changes in a graph and on the graph density. The evaluation results show that our proposed algorithms can achieve competitive results to the state-of-the-art static methods while being computationally efficient.