1 - 18 av 18
rss atomLänk till träfflistan
Permanent länk
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
  • Disputation: 2019-10-21 09:30 F3, Stockholm
    Teng, Penghua
    KTH, Skolan för arkitektur och samhällsbyggnad (ABE), Byggvetenskap.
    CFD MODELLING AND EXPERIMENTS ON AERATOR FLOW IN CHUTE SPILLWAYS2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Ett flodutskov är en typisk komponent hos vattenkraftdammar och som syftar till att släppa ut dimensionerande vattenföring. På grund av den stora fallhöjden hos många höga dammar är flödeshastigheten i utskovskanalen ofta högre än 20 m/s. Följaktligen är utskovsstrukturen oftast sårbar för kavitationsskador. Att lufta vattenströmmen är ett effektivt sätt att eliminera eller mildra skadorna. En luftningsramp är en anordning som blandar in luft i vattenflödet och är en ingenjörsmässig åtgärd för att motverka kavitationsskadorna. 

    Luftinblandning avser intensivt luft-vattenutbyte och involverar en process med luftinträngning, transport och infångning av luft i immobila fickor i strömningsvägen. På grund av det komplexa fenomenet är det fortfarande en utmaning att undersöka det växelvisa mekaniska beteendet mellan luft och vatten. Det är grundläggande att förstå flödesbeteenden nedströms av luftningsrampen eftersom luften blandas i vattnet och kan sedan avges till atmosfären. Denna avhandling undersöker egenskaperna hos luftningsflödet med både beräkningsmetoder (Computational Fluid Dynamics – CFD) och avancerade labbförsök.

    CFD-metoden presenterade tre stycken tvåfasmodeller för att beskriva luftningsflödena, nämligen s.k. Volume of fluid (VOF), Mixture Model och Two-Fluid Model (TFM). De tillämpas och utvärderas med data från prototyputskov och även genom jämförelser med experimentella data. VOF modellen leder till rimliga resultat avseende både vattenflöde och luftmängd. För att förutsäga luftkoncentrationsfördelning och luftbubblors transportprocesser är TFM överlägsen andra metoder (modeller) eftersom den inkluderar krafter som verkar på luftbubblorna. Modellen överskattar dock fortfarande luftinnehållet nära utskovsbotten. Baserat på uppgifter av ett prototyputskov i Sverige tillämpas och jämförs de tre modellerna.

    Fysiska modellförsök genomförs vanligtvis för att undersöka egenskaper hos luftningsrampen. På grund av skaleffekter kan resultaten leda till avvikelser i flödesbeteenden jämfört med prototypen. Således blir CFD-modellering ett alternativt verktyg när orsaken till skillnaden söks. Baserat på fältförsök i ett flodutskov appliceras CFD för att reproducera flödesbeteenden; avvikelser mellan modellförsöken och prototypobservationer visas. CFD, som utförs i prototypmått, visar liknande flödesegenskaper som i prototypen men skiljer sig från dem i modellen. En förklaring till avvikelserna diskuteras i termer av flödesegenskaper, ytspänningens effekt i modellförsöken och förutsättningen för luftinträngning genom den fria vattenytan.

    Experiment utförs i labbmiljö för att studera luftningsflödet i en ränna. Fyra bildbaserade mättekniker – det vill säga hastighetsmätning med höghastighetspartikelfotografering (High-Speed Particle Image Velocimetry, HSPIV), skuggrafisk bildmetod (Shadowgraphic Image Method, SIM), bubbelspårningsmetod (Bubble Tracking Method, BTM) och bubbelbildshastighetsmetod (Bubble Image Velocimetry ,BIV) – används. Studien fokuserar på frågor som rör karakteristiska lägen för vatten-luftgränssnitt, tolkning av utvärderingsprocessen för luftbubblor som släpper från spetsen av luftkaviteten, identifiering av sannolika medelvärden för karakteristiska lägen av nära den fluktuerande fria vattenytan och att erhålla hastighetsfältet från både vatten- och luftflöde och egenskaper hos luftbubblor i strömmen. Tillämpningen av dessa tekniker leder till en bättre förståelse av tvåfasflödets egenskaper hos luftningsrampen.

  • Disputation: 2019-10-23 10:00 FA32, Stockholm
    De Luca, Eleonora
    KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Tillämpad fysik, Kvant- och biofotonik.
    Nonlinear Properties of III-V Semiconductor Nanowaveguides2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    Nonlinear optics (NLO) plays a major role in the modern world: nonlinear optical phenomena have been observed in a wavelength range going from the deep infrared to the extreme ultraviolet, to THz radiation. The optical nonlinearities can be found in crystals, amorphous materials, polymers, liquid crystals, liquids, organic materials, and even gases and plasmas. Nowadays, NLO is relevant for applications in quantum optics, quantum computing, ultra-cold atom physics, plasma physics, and particle accelerators. The work presented in the thesis is limited only to the semiconductors that have a second-order optical nonlinearity and includes two phenomena that use second-order nonlinearity: second-harmonic generation (SHG) and spontaneous parametric down-conversion (SPDC). Among the many options available, the investigation presented concerns gallium phosphide (GaP) and gallium indium phosphide (Ga0.51In0.49P), two semiconductors of the group III-V with the ¯43m crystal symmetry.

    However, some of the results found can be generalized for other materials with ¯43m crystal symmetry.

    In the thesis, the fabrication of GaP nanowaveguides with dimensions from 0.03 μm and an aspect ratio above 20 using focused ion beam (FIB) milling is discussed. The problem of the formation of gallium droplets on the surface is solved by using a pulsed laser to oxidize the excess surface gallium locally on the FIB-milled nanowaveguides. SHG is used to evaluate the optical quality of the fabricated GaP nanowaveguides. Additionally, a theoretical and experimental way to enhance SHG in nanowaveguides is introduced. This process uses the overlap of interacting fields defined by the fundamental mode of the pump and the second-order mode of the SHG, which is enhanced by the longitudinal component of the nonlinear polarization density. Through this method, it was possible to obtain a maximum efficiency of 10−4, which corresponds to 50 W−1cm−2. The method can be generalized for any material with a ¯43m crystal symmetry. Furthermore, SHG is used to characterize the nonlinear properties of a nanostructure exposed for a long time to a CW laser at 405 nm to reduce the photoluminescence (PL) of Ga0.51In0.49P. The PL was reduced by -34 dB without causing any damage to the nanostructures or modifying the nonlinear properties. The fabrication process for obtaining the nanowaveguide is interesting as well, since the fabricated waveguide in Ga0.51In0.49P, whose sizes are 200 nm thick, 11 μm wide and 1.5 mm long, was transferred on silicon dioxide (SiO2). This type of nanowaveguide is interesting for SPDC, since it satisfies the long interaction length necessary for an efficient SPDC. Finally, a configuration consisting of illuminating the top surface of a nanowaveguide with a pump beam to generate signal and idler by SPDC is presented. These fabricated nanostructures open a way to the generation of counter-propagating idler and signal with orthogonal polarization. By using a different cut of the crystal, i.e. [110], it makes possible to obtain degenerate wavelength generation, and in certain conditions to obtain polarization-entangled photons or squeezed states.

  • Disputation: 2019-10-24 10:00 sal F3, Stockholm
    Josefsson, Leila
    KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH).
    Bioanalysis using capillary electrophoresis and mass spectrometry: Applied on proteins, protein nanofibrils and polyvinyl alcohol microbubbles2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Sekvensering av genomet för många arter, inklusive den mänskliga, har lett till en ökad förståelse för hur proteiners strukturer är genererade, och hur specifika proteinstrukturer är relaterade till proteinernas funktioner. I artikel I och II i denna avhandling studeras proteinveckning till hierarkiska nanostrukturer in vitro, vilka vanligtvis har en patologisk effekt in vivo. Proteinisolat från sojabönor och potatis, d.v.s. biprodukter från respektive olje- och stärkelseproduktion, användes som startmaterial för tillverkningen av protein-nanofibriller (PNF). Masspektrometri användes för att identifiera byggstenarna i dessa nanofibriller. De fem identifierade peptiderna från sojabönans PNF och de sex peptiderna från potatis PNF har sitt ursprung i de större lagringsproteinerna från respektive gröda.

    Användningen av jonvätskor har ökat i avseende att förbättra prestandan för olika separationstekniker på grund av jonvätskors justerbara egenskaper och effektivitet vid användning som lösningsmedel. I artikel III används en utspädd jonvätska som bakgrundselektrolyt i kapillärelektrofores för separation av proteiner. Systemet uppvisade så god reproducerbarhet vid alkaliska förhållanden att det potentiellt skulle kunna användas vid rutinanalyser.

    Många sjukdomar och skador kräver kliniska diagnostiska tekniker såsom ultraljudsavbildning (sonografi), för att rätt terapi ska kunna tillämpas. För att förbättra upplösningen för ultraljudsavbildning kan kontrastmedel användas. I artikel IV-VI studerades nyligen utvecklade mikrobubblor av luft med ett hårt och stabiliserande skal av polyvinylalkohol (PVA-MBs) som kontrastmedel. En kapillärelektroforetisk metod har tagits fram för analys av dessa PVA-MBs som i avsikt att använda dessa i klinisk diagnostik. Tre olika detektorer har utvärderats för att uppnå känslig detektion av detta kontrastmedel: en UV-detektor, en ytavbildande UV-detektor och en egen-konstruerad mikroskopdetektor. Den utvecklade kapillärelektroforetiska metoden kan användas för kvantifiering av PVA-MBs då känsligheten för de avbildande detektorerna var så hög att individuella MB var synliga. Den elektroforetiska mobiliteten för PVA-MB varierade när PVA-MBs suspenderats i vatten med suspension i humant blodplasma, vilket indikerar att en proteinkorona kring PVA-MB bildades.

  • Disputation: 2019-10-24 10:00 Kollegiesalen, Stockholm
    Ruggieri, Federica
    KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Industriell bioteknologi.
    Transaminase Biocatalysis: Applications and Fundamental Studies2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Biokatalys är den del av naturvetenskapen mellan kemi och biologi som är specifkt inriktad på tillämpningar av naturligt utvecklade biokatalysatorer, dvs enzymer, i av människan skapade kemiska processer. Av alla lovande biokatalysatorer som existerar, är transaminaser (EC 2.6.1.x) kanske den enzymkategori som har störst outnyttjad potential. Snabb inaktivering, låg acceptans mot icke- naturliga substrat och en begränsad tolerans mot organiska lösningsmedel är några av de huvudsakliga faktorerna som begränsar användningen i kemiska synteser. I denna avhandling presenteras både framsteg inom transaminas-tillämpningar och molekylär förståelse. Dessa är i grunden djupt sammanhängande, då en bättre molekylär förståelse kan förväntas underlätta skapandet av tidigare okända enzymer som kan användas i nya önskade tillämpningar.

    Från ett applikationsperspektiv, skapar designen av ett effektivt en- kärls transaminasbaserat racemiserings-system nya möjligheter att designa biokatalytiska kinetiska resolveringar av värdefulla kirala aminer. På ett likartat sätt skapar den nya strukturbaserade designen av en liten substratbindande fcka i det (S)-selektiva transaminaset från Chromobacterium violaceum (Cv-TA) en ny enzymvariant som är aktiv i semi-preparativ skala med det icke-naturliga substratet 1,2- difenyletylamin.

    Från perspektivet av molekylär förståelse, ledde kombinationen av kristallograf och beräkningsteknik till formuleringen av en modell för dimer dissociationen av Cv-TA och som möjligtvis också gäller andra enzymer av samma struktur-typ. Med stöd av denna modell, har stabiliteten hos Cv-TA förbättrats med strukturbaserad modellering. Liknande resultat för strukturellt besläktade enzymer kommer förhoppningsvis produceras.

  • Disputation: 2019-10-25 09:00 Atrium, solna
    Mahdessian, Diana
    KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Proteinvetenskap, Cellulär och klinisk proteomik.
    Spatiotemporal characterization of the human proteome2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    Characterizing the molecular components of the basic unit of life; the cell, is crucial for a complete understanding of human biology. The cell is divided into compartments to create a suitable environment for the resident proteins to fulfill their functions. Therefore, spatial mapping of the human proteome is essential to understand protein function in health and disease.

     

    Spatial proteomics is most commonly investigated using mass spectrometry or imaging, combined with machine learning for the data analysis. Until now, studies have been limited to high abundant proteins and relied on the purification of organelle fractions from a bulk of cells. Within the scope of this thesis, we were able to systematically localize proteins in their native cellular environment using antibody-based imaging techniques, and to investigate protein subcellular localization and dynamics on a single cell level, introducing a major advance within the field of spatial proteomics.

     

    Paper I of this thesis presents a subcellular map of the human proteome, where the spatial distribution of 12,003 human proteins was mapped into 30 subcellular structures, half of which were not previously localized. Besides providing a valuable dataset for cell biology, this study is the first to reveal the spatial complexity of human cells with proteins localizing to multiple compartments and pronounced single cell variations. Paper II reports on the systematic temporal dissection of these single cell variations and the identification of cell cycle correlated variations. We identified 258 novel cell cycle regulated proteins and showed that several of these proteins may be connected to proliferative diseases. A key finding of Paper II is that proteins showing non-cell cycle dependent variations are significantly enriched in mitochondria, whereas cell cycle dependent proteins are enriched in nucleoli. In Paper III and IV, we spatiotemporally characterized the proteomes of these two organelles, mitochondria and nucleoli, in greater detail.

    In Paper III, we expanded the mitochondrial proteome with 560 novel proteins. As many as 20% of the mitochondrial proteome showed variations in their expression pattern at the single cell level, most often independent of the cell cycle. Paper IV provides a complete characterization of the nucleolar proteome. Nucleoli are not only important for ribosome synthesis and assembly, but are also crucial for cell cycle regulation through the recruitment of its proteins to the chromosomal periphery during cell division. Here, we presented the first proteome-wide spatiotemporal analysis of the nucleolus with its sub-compartments, and identified 69 nucleolar proteins that relocated to the chromosomes periphery during mitosis.

     

    In conclusion, this thesis unravels the spatiotemporal proteome organization of the human cell over the course of a cell cycle and offers a valuable starting point for a better understanding of human cell biology in health and disease.

  • Disputation: 2019-10-25 10:00 F3, Stockholm
    Wei, Xin-Feng
    KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Fiber- och polymerteknologi.
    Ageing behavior of plastics used in automotive fuel systems2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    En ökning i servicetemperatur och användning av biobaserade drivmedel, t.ex. biodiesel, har väckt frågeställningar om hur detta påverkar egenskaperna på kort och lång sikt hos plastkomponenter som används i fordonsbränslesystem.

    I detta arbete har egenskaperna undersökts hos oförstärkt och glasfiberarmerad polyamid 12 (PA12), utsatt för tre olika bränslen (petroleumdiesel, biodiesel och en blandning av dessa (80/20)) vid hög temperatur. Interaktionen mellan polymeren och bränslet och tillhörande åldringsmekanismer hos polymeren (bränsleupptag, extraktion av monomer och oligomer, anlöpning och oxidation) befanns vara "generiska" i den mening att de inträffade, dock i olika grad, för alla bränslen. För glasfiberarmerad polyamid skedde åldrandet huvudsakligen i polyamid-matrisen och inte i gränsskiktet mellan matris och fiber. Semi-aromatisk polyamid visade bättre prestanda än alifatisk PA12 när dessa utsattes för bränslena.

    På komponentnivå åldrades flerskikts-polyamid-baserade rör, med polyamid eller fluorpolymer som inre skikt, under ”fordons-lika förhållanden” med bränsle på insidan och luft på utsidan. Alla rör förstyvades under åldrandet men en försprödning inträffade endast för rören med polyamid som inre skikt. Jämfört med polyamiden uppvisade det inre skiktet av fluorpolymer betydligt bättre barriäregenskaper gentemot bränslet och inget material extraherades ut i bränslefasen. Mjukgöraravgången från ytterskikten av PA12 i kontakt med luft var diffusionsstyrd och följde ett linjärt Arrhenius-beteende i högtemperatur-området. Sambanden mellan mjukgöraravgång och förändringar i de mekaniska egenskaperna fastställdes.

    Polyamiderna genomgick diffusionsbegränsad oxidation när de utsattes för luft och/eller bränsle, vilket resulterade i bildandet av ett tunt oxiderat ytskikt, vilket i sig bidrog till en avsevärd sänkning i brottöjning.

    Brott-beteendet hos PA6 i luft vid hög temperatur studerades systematiskt, vilket ledde till att underliggande mekanismer som var ansvariga för minskningen av brottöjningen i tre distinkta stadier, kunde tas fram.

     

  • Disputation: 2019-10-25 10:00 Ångdomen, Stockholm
    Ottonello Briano, Floria
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Mikro- och nanosystemteknik.
    Mid-infrared photonic devices for on-chip optical gas sensing2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    Gas detection is crucial in a wide range of fields and applications, such as safety and process control in the industry, atmospheric sciences, and breath diagnostics. Optical gas sensing offers some key advantages, compared to other sensing methods such as electrochemical and semiconductor sensing: high specificity, fast response, and minimal drift.

    Wavelengths between 3 and 10 μm are of particular interest for gas sensing. This spectral range, called the mid-infrared (mid-IR), is also known as the fingerprint region, because several gas species can be identified by their sharp absorption lines in this region. The most relevant mid-IR-active gases are the trace gases carbon dioxide (CO2), methane (CH4), carbon monoxide (CO), ammonia (NH3), and nitrous oxide (N2O). They are greenhouse gases, contributing to global warming. They are waste products of human activities and widely used in agriculture and industry. Therefore, it is crucial to accurately and extensively monitor them. However, traditional optical gas sensors with a free-space optical path configuration, are too bulky, power-hungry, and expensive to be widely adopted.

    This thesis presents mid-IR integrated photonic devices that enable the on-chip integration of optical gas sensors, with a focus on CO2 sensing. The reported technologies address the fundamental sensor functionalities: light-gas interaction, infrared light generation, and infrared light detection. The thesis introduces a novel mid-IR silicon photonic waveguide that allows a light path as long as tens of centimeters to fit in a volume smaller than a few cubic millimeters. Mid-IR CO2 spectroscopy demonstrates the high sensing performance of the waveguide. The thesis also explores the refractive index sensing of CO2 with a mid-IR silicon photonic micro-ring resonator.

    Furthermore, the thesis proposes platinum nanowires as low-cost infrared light sources and detectors that can be easily integrated on photonic waveguides. Finally, the thesis presents a large-area infrared emitter fabricated by highs-peed wire bonding and integrated in a non-dispersive infrared sensor for the detection of alcohol in breath.

    The technologies presented in this thesis are suited for cost-effective mass production and large-scale adoption. Miniaturized integrated optical gas sensors have the potential to become the main choice for an increasingly broad range of existing and new applications, such as portable, distributed, and networked environmental monitoring, and high-volume medical and consumer applications.

  • Disputation: 2019-10-25 14:00 F3, STOCKHOLM
    Bakyayita, Grace Kizito
    KTH, Skolan för arkitektur och samhällsbyggnad (ABE), Hållbar utveckling, miljövetenskap och teknik, Vatten- och miljöteknik. Makerere University, Kyambogo University.
    Batch Sorption Studies of Aqueous Cadmium and Lead from Contaminated Water onto Selected Biosorbents2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Kadmium och bly är föroreningar som har skadliga hälsoeffekter på ekosystem genom endera kronisk exponering för låga halter eller akut exponering från höga halter. Även om metallerna fastläggs till jordpartiklar och organiskt material så att deras förekomst i markvatten är låg, så kan de frigöras och transporteras ned till grundvattnet om jordens mättnaskapacitet uppnås eller om pH sjunker. Halterna av spårmetaller beror av naturliga källor t ex bakgrundshalter, vittring och vulkanisk aktivitet såväl som antropogena källor. Men även om naturliga källor kan bidra till förhöjda halter så är det vanligen de atropogena källor som dominerar. Ytvatten, dagvatten, lakvatten från deponier och ytligt grundvatten provtogs i Lake Victorias avrinningsområde i Uganda. Resultaten från analyser visade att grundvattnet från utvalda skyddade källor hade förhöjda halter av spårmetaller speciellt Pb2+ och anjonerna NO3-, Cl- och katjonerna Fe, Mn och K. Dagvattnet från de skyddade källornas avrinningsområde var framför allt förorenat med Pb2+. Ytvattnet från de utvalda vattendragen hade pH>7 och var förorenade med järn och mangan. Lakvattnet från en deponi innehöll höga halter av arsenik och i Lubigi channel hade höga halter av föroreningar från skrotansamlingar och bilverkstäder. Föroreningshalterna i ytvatten var relaterad till förändrade demografiska fördelningar och antropogena aktiviteter kopplade till urbanisering och industrialisering i avrinningsområdet. För att bestämma fördelning av metalljonerna i oorganisk och organisk fas i vattnet användes jämviktsmodellen Visual MINTEQ 3.1. Riskbedömningen av exponering från utvalda spårmetaller genomfördes med de Svenska bedömningsgrunderna för ytvatten och med ett Bio-met software verktyg. För utvärdering av föroreningshalterna i grundvatten användes WHO och Ugandas riktvärden.Flera konventionella reningsmetoder för att åtgärda toxiska spårmetaller i olika typer av vatten så att tillåtna koncentrationer uppnås är tillgängliga. Tyvärr så har metoderna höga installations- och drifts kostnader samt att de producerar giftiga slam avfall som måste omhändertas och inte alltid fungerar effektivt för att fastlägga spårmetaller. Då sorptionsstudier har visat att olika biomassor är effektiva för att rena vatten från spårmetaller i låga koncentrationer har de därför blivit intressanta alternativ. De biomassor som ingick i studien var avfall från odlingar av Albizia coriaria, Erythrina abyssinica, Coffea canephora, Cyperus papyrus och Musa spp.De valdes studien valdes ut eftersom stora kvantiteter finns tillgängliga och det saknas andra användningsområden. Experiment utfördes på biomassorna för att karakterisera de strukturella komponenter som bidrar till bindningen av metall joner, konkurrerande katjoner, katjonbyteskapaciteten, materialens effektivitet och verkningsgrad för fastläggning av utvalda spårmetaller. Biomaterialen behandlades med natriumhydroxid och väteperoxid och fastläggningen före och efter behandlingen jämfördes. För bestämning av de vattenlösliga oorganiska komponenterna i lakvatten användes ICP-MS och de fasta strukturella beståndsdelarna analyserades med XRD. Med jämvikts- och kinetiska skakförsök utvärderas biomassorna förmåga att fastlägga kadmium och bly i förorenat vatten. Lakvattnet från skakförsöken analyserades för DOC och spårmetaller och data från experimenten anpassades till kinetiska modeller och isotermer. Resultaten visade att behandlingen med natriumhydroxid ökade fastläggningen till biomassorna i högre grad än väteperoxidbehandlingen. En Pseudo-second-order kinetisk modell och Langmuir isoterm hade god anpassning till data från experimenten med enskilda metaller, medan Freundlich isotherm passade bättre när fler joner konkurrerade om sorptions ytorna. Den underliggande mekanismen är troligen chemisorption som förekommer i ett monolager men som har heterogena ytegenskaper. Experiment med lösningar som innehöll både bly och kadmium visade att blyupptaget överskred upptaget av kadmium vilket indikerar att affiniteten är högre för bly än för kadmium. Även om det fortfarande finns osäkerheter så visar resultaten från studien att de undersökta biomassorna är lovande åtgärdsmaterial för att fastlägga Cd och Pb i förorenat naturligt vatten.

  • Disputation: 2019-10-28 14:00 F3, Stockholm
    Pechsiri, Joseph
    KTH, Skolan för arkitektur och samhällsbyggnad (ABE), Hållbar utveckling, miljövetenskap och teknik.
    Nutrient Recovery as an Added Benefit to Harvests of Photosynthetic Marine Biomass: A Holistic Systems Perspective on Harvesting Marine Microalgae, Cyanobacteria, and Macroalgae2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Som ett resultat av en ökande miljöbelastning från antropogenaktivitet och knapphet på resurser, så har intresset för utveckling av lösningar medfotosyntetisk marin biomassa också ökat i både akademi och industri. Produktion ochskörd av fotosyntetisk marin biomassa i medelstor till stor skala har praktiserats för attuppnå många tjänster, inklusive förbättring av turistnäringar, produktion avbiodrivmedel och livsmedels- och foderproduktion. Men få studier har utvärderatpotentialen för näringsåtervinning som en extra fördel för de nämnda tjänsterna och denpotentiella miljöbelastningen för sådana lösningar ur ett holistiskt systemperspektiv.Denna avhandling försökte därför fastställa näringsåtervinningspotentialen för skörd avfotosyntetisk marin biomassa på industriell skala, samtidigt som miljöbelastningenbedömdes ur ett systemperspektiv. Tekniker som involverar livscykelinventering ochanalys, input-output-analys, tillväxtmodellering och experiment, energianalys ochutvärdering av växthusgasutsläpp ur ett livscykelperspektiv användes för att bedömaden potentiella miljöbelastningen för storskalig skörd av fotosyntetisk marin biomassa.I denna studie användes fem verkliga fallstudier av fem olika fotosyntetiska marinaarter som kan producerar biomassa på olika geografiska platser över hela världen. Varjefall bedömdes för att bestämma potentialen för att återvinna näringsämnen samtidigtsom den potentiella miljöbelastningen utvärderades ur ett energi- ochväxthusgasperspektiv. Varje fall innehåller unika specifika detaljer och därför användesmetoder som var specifika för varje fallstudie. Resultaten visade att potentialen föråterhämtning av näringsämnen fanns i de flesta fall med undantag för ett fall. Fall somutvärderades för deras potentiella miljöbelastningar visade att storskalig skörd avfotosyntetisk marin biomassa är resurskrävande oavsett art men visade blandaderesultat ur energiperspektiv. De viktigaste resultaten från denna avhandling var att a)potentialen för näringsåtervinning uppskattades i både storskalig odling och storskaligvild skörd av fotosyntetisk marin biomassa, b) möjligheten för industriell skörd avfotosyntetisk marin biomassa hittades för både storskalig odling och vild skörd avbiomassa, och c) skalan är en viktig faktor för att utvärdera miljöprestanda förfotosyntetiska marina system för biomassaproduktion.

  • Disputation: 2019-11-04 10:00 F3, Stockholm
    Paulraj, Thomas
    KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Fiber- och polymerteknologi, Polymera material.
    Plant cell-inspiredmicrocontainers: Fabrication, Characterization and Applications2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Biomimetiska material har inspirerat mänskligheten sedan längeför applikationer inom olika områden. Framställningen av lipidbaserade vesiklarhar särskilt bidragit till vår förståelse av olika funktioner i djurceller samt tjänatsom t.ex. läkemedelsleveranssystem och bioreaktorer. Tvärtom är beredningen avsyntetiska växtceller begränsad, vilket främst beror på utmaningarna med attbygga och kombinera den komplexa primära cellvägg en med ett lipid-baseratplasmamembran.Denna avhandling fokuserar på ”bottom-up” tillverkning avbiomimetiska mikrobehållare som kan fungera som enkla modellsystem förväxtceller. I den första delen undersöks växelverkningarna mellanväxtcellväggspolysackariderna, cellulosa-nanofibrer (CNF), pektin och xyloglucan.Kunskapen används i nästa steg vid tillverkning av mikrokapslar. Resultaten visaratt, om man vill införliva alla tre polysackarider, måste de adsorberas i en specifikordning. Dessutom beror den strukturella stabiliteten och permeabiliteten hoskapselväggen på kapselväggkompositionen. Permeabiliteten beror också påsammansättningen hos den omgivande vätskan.Den andra delen behandlar tillverkning av mer avanceradebiomimetiska mikrokapslar, som innehåller ett lipidskikt underpolysackaridkapselväggen. Dessa kapslar är permeabla för vissa storlekar avmolekyler men inte andra. Lipidernas fasbeteende utnyttjas för att växa tubulärastrukturer (långa trådformade strukturer) genom kapselväggen, samt för att skapaen inre kapselmiljö som består av många små vesiklar. Växtceller i naturenanvänder rörformade strukturer (så kallade plasmodesmata) för att transporteramolekyler mellan närliggande celler.I den tredje delen diskuteras applikationsorienterade aspekter.Mikrokapslarna, som tillverkat med LbL-tekniken (från den första delen), kanladdas med ett glukosoxidas-enzym, varigenom de går att använda somglukossensor. Permeabilitetsegenskaperna hos kapselväggen tillåter bara att småmolekyler att passerar snabbt. Slutligen visar cellkultursexperiment att kapslarnaär biokompatibla, vilket banar väg för nya biomedicinska applikationer.

    Publikationen är tillgänglig i fulltext från 2020-10-01 11:00
  • Disputation: 2019-11-05 10:00 F3, Stockholm
    Eriksson, Björn
    KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Kemiteknik, Tillämpad elektrokemi.
    Electrochemical evaluation of new materials in polymer electrolyte fuel cells2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Polymerelektrolytbränsleceller (PEFC) omvandlar den kemiskt bundna energin i vätgas till elektrisk energi och värme, med endast vatten som utsläpp. Bränsleceller ses som en viktig del i att skapa en hållbar energisektor. Det största hindret för kommersialisering är kostnaden och den begränsande livslängden. Syftet med denna avhandling är att utvärdera nya material som skulle kunna sänka kostnaden och öka hållbarheten av PEFC. För att minska mängden dyr platinakatalysator i bränslecellen har aktiviteten av legerade katalysatorer av platina och sällsynta jordartsmetaller testats. För att öka livslängden av bränslecellen har kolkorrosionsegenskaperna av flerväggade kolnanorör (MWCNT) utvärderats. För att kunna minska den totala kostnaden på bränslecellsstacken har kol- och metallbelagda bipolära plattor undersökts. För att öka livslängden och öka prestandan av anjonledande membran har vattentransportegenskaperna av dessa membran studerats.

    Resultaten visar att de legerade katalysatorerna hade mer än två gånger högre elektrokemisk aktivitet än ren platina. Ännu högre elektrokemiska aktiviteter bör kunna erhållas om ytstrukturen kan förbättra ytterligare.

    För MWCNT var kolkorrosionen lägre än för de konventionella kolpartiklarna av Vulcan XC-72. Efter mycket korrosion, kollapsade dock den porösa strukturen, vilket ledde till stora förluster i prestanda.

    De kolbelagda bipolära plattorna uppvisade inga signifikanta ändringar i kontaktmotstånd (ICR) efter de elektrokemiska testerna. Detta betyder att de är stabila i bränsleceller. De NiMo- och NiMoP-belagda bipolära plattorna hade låga ICR-värden, dock ledde beläggningens närvaro till försämringar av membran- och elektrodegenskaper.

    Alla testade anjonledande membran uppvisade liknande vattentransportegenskaper, med ökning av vatten på både anoden och katoden under drift. Membranens tjocklek visade sig ha störst påverkan på vattentransporten. Med tjockare membran detekterades mindre vatten på katoden, vilket betyder att tillbakaflödet av vatten hämmas av membranets tjocklek.

    Sammanfattningsvis visar resultaten att alla nya testade material i alla fall till viss del kan lösa problemen med den höga kostnaden och korta livslängden och därmed öka den totala prestandan av PEFC.

  • Disputation: 2019-11-05 12:00
    Jovanovic, Nenad
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS). Research Technology Institute, Comillas Pontifical University, Spain; Delft University of Technology, the Netherlands..
    Electricity markets operation planning with risk-averse agents: stochastic decomposition and equilibium2019Doktorsavhandling, monografi (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    The growing penetration of renewable energy sources in electricity systems requires adapting operation models to face the inherent variability and uncertainty of wind or solar generation. In addition, the volatility of fuel prices (such as natural gas) or the uncertainty of the hydraulic natural inflows requires to take into account all these sources of uncertainty within the operation planning of the generation system. Thus, stochastic optimization techniques have been widely used in this context. From the point of view of the system operation, the introduction of wind and solar generation in the mix has forced conventional generators to be subject to more demanding schedules from the technical point of view, increasing for example the number of start-up and shutdown decisions during the week, or having to face more pronounced ramps. From the point of view of the market, all these technical issues are transferred to the market prices that are subject to greater volatility. This thesis focuses on the problem of risk management using the Conditional Value at Risk (CVaR) as a coherent risk measure. The thesis presents a novel iterative method that can be used by a market agent to optimize its operating decisions in the short term when the uncertainty is characterized by a set of random variable scenarios. The thesis analyses how it is possible to decompose the problem of risk management by means of Lagrangian Relaxation techniques and Benders decomposition, and shows that the proposed iterative algorithm (Iterative-CVaR) converges to the same solution as under the direct optimization setting. The algorithm is applied to two typical problems faced by agents: 1) optimization of the operation of a combined cycle power plant (CCGT) that has to cope with the volatility in the spot market price to build the supply curve for the futures market, and 2) strategic unit-commitment model. In a second part of the thesis the problem of market equilibrium is studied to model the interaction between several generating companies with mixed generation portfolios (thermal, hydraulic and renewable). The thesis analyses how the Nash equilibrium solution is modified at different risk-aversion level of the risk of the agents. In particular, the thesis studies how the management of hydroelectric reservoirs ismodified along the annual horizon when agents are risk-averse, and it is compared with the risk-neutral solution that coincides with a centralized planning when the objective is the minimization expected operational cost.

  • Disputation: 2019-11-06 10:00 Kollegiesalen, Stockholm
    Song, Meng
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Elkraftteknik.
    Planning and Operation of Demand-Side Flexibility2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Elkraftsystemet förändras med ökad förnybar produktion och ökad efterfrågan på elektrisk energi. Mer produktions-, transmissions- och distributionskapacitet behövs för att balansera varierande produktion och högre konsumtion. Förbrukningsflexibilitet kan vara en del i lösningen på dessa utmaningar. Genom att ändra tid för elanvändningen och tillfälligt öka eller minska lasten kan förbrukningsflexibilitet bidra till att integrera mer vind- och solkraft i systemet, undvika tillfällig överbelastning av nätet och minska behovet av nyinvesteringar i nätet. Därför pågår i många länder en utveckling av både teknik och regelverk för att uppmuntra förbrukningsflexibilitet och engagera konsumenterna.

    Å andra sidan medför ökad flexibilitet större komplexitet och osäkerhet på förbrukningssidan. Detta resulterar i svårigheter för olika aktörer i elsystemet och på elmarknaden att fatta optimala beslut om planering och drift. Denna avhandling studerar detta problem genom att föreslå metoder för att stödja beslutsprocessen för aktörer på förbrukningssidan. Till att börja med föreslås modeller för att underlätta planeringen av den flexibla elförbrukningen för hushållskunder och elbilpooler så att kostnaderna minimeras. Hänsyntas till hushållens villighet att anpassa sig till varierande elpriser. Resultat från Norra Djurgårdsstaden i Stockholm analyseras för att få en indikation på kundernas beteende. Vidare utvecklas korttidsplaneringsmodeller för att optimera budgivningen för elhandlare och balansansvariga. Olika metoder föreslås för pristagare respektive prissättare. Planeringen beaktar slutkundernas priskänslighet samt riskerna som är förenade med olika budstrategier. Slutligen föreslås modeller för att koordinera och aggregera laddning av elbilar för att tillhandahålla kapacitet till reglermarknaden. Modellerna omfattar beslutsprocessen från planeringen dagen före till realtid. De föreslagna modellerna baseras på reglerna för den nordiska elmarknaden och kan vidareutvecklas för att anpassas till andra marknadsregler. Stokastisk programmering tillämpas för att hantera osäkerheten om förbrukning och marknadens beteende. Dessutom diskuteras hur förbrukningsflexibilitet påverkar produktionskostnader, systemets tillförlitlighet och marknadspris. Avhandlingen visar att om förbrukningsflexibilitet genomförs i stor skala så kan leveranssäkerheten förbättras och elpriserna reduceras.

  • Disputation: 2019-11-07 10:00 Kollegiesalen, Stockholm
    Stigsson, Martin
    KTH, Skolan för arkitektur och samhällsbyggnad (ABE), Hållbar utveckling, miljövetenskap och teknik.
    Structural Uncertainties of Rock Fractures and their Effect on Flow and Tracer Transport2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Att förstå flöde och transport av lösta ämnen genom sprickorna i berggrunden är viktigt för den långsiktiga säkerheten av ett geologiskt slutförvar av farligt avfall. I en diskret spricknätverksmodell byggs flödesvägarna upp av kedjor av flödesvägar genom de enskilda sprickorna i bergmassan. Varje sådan flödesväg genom varje spricka bidrar således till bergmassans totala flödes- och transportegenskaper. Därmed är kunskap om flödes- och transportegenskaper för de enskilda sprickorna viktiga för att kunna utföra en säkerhetsanalys av ett geologiskt slutförvar av farligt avfall.Hålrummet som utgör en spricka beror av de begränsande ytornas råhet tillsammans med den normalspänning som verkar på sprickan. Därmed är uppskattningen av hålrummet beroende av noggranna mätningar av sprickans orientering i förhållande till omgivande spänningsfält samt råheten på begränsningsytorna. Eftersom alla mätningar är behäftade med osäkerheter, såsom osäkerheter i verktyg, yttre störningar och mänskliga faktorer, kommer de tolkade egenskaperna inte att beskrivas av enskilda deterministiska värden utan av sannolikhetsfördelningar. Beroende på kombinationen av använda värden från dessa fördelningar kommer flödes- och transportegenskaperna för sprickorna att variera.Syftet med denna avhandling är därför att presentera en metod att beskriva det geometriska ramverket för sprickor i kristallint berg, inklusive osäkerheter, samt att undersöka hur dessa kan påverka tolkningen av flödes- och transportegenskaper för grundvatten och lösta ämnen. Genom att beräkna sprickornas orientering och osäkerhet från sprickornas skärning med borrhål, kan ett utfallsrum för orienteringsosäkerheten beräknas. Denna osäkerhet i orientering kommer således, under antagande av ett fixt spänningstillstånd, att resultera i en fördelning av normalspänningar som kan verka på sprickan och därmed hur hoptryckt sprickan är. Råheten på sprickytorna och dess osäkerheter kan beräknas från den sprickyta som uppstår då sprickan korsar borrkärnan, givet tillräcklig upplösning på ytan samt att ytan är representativ för hela sprickan. Denna beräknade råhet påverkar korrelationsstrukturen av hålrummet mellan de två ytorna som definierar sprickan. Således kommer median och varians för tjockleken samt dess korrelationsstruktur påverkas av vilken parameterkombination som dras från utfallsrummen för normalspänning och råhet. Detta medför att flödes- och transportegenskaperna är beroende av osäkerheterna i det geometriska ramverket, dvs osäkerheterna påverkar flödesvägar, flödestider, transportmotstånd och flödesvätt yta. Typiskt kommer en högre normalspänning som verkar på sprickan att resultera i längre flödestider, längre flödesvägar, högre flödesmotstånd och större flödesvätt yta medan en råare sprickyta typiskt kommer att resultera i kortare flödestider, längre flödesvägar, lägre flödesmotstånd och mindre flödesvätt yta. Slutsatsen av arbetet är således att osäkerheterna i att bestämma det geometriska ramverket påverkar resultatet för sprickornas tolkade flödes- och transportegenskaper.

  • Disputation: 2019-11-07 13:00 F3, Stockholm
    Åsberg, Per
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Industriell ekonomi och organisation (Inst.).
    Brand Architecture from Above: Understanding the Customer Disconnect2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Internationellt företagande håller på att förändras. Informationsteknologi i allmänhet, och Internet i synnerlighet, har bidragit till att globalisera företag och därmed gett konsumenten mer information och fler valmöjligheter än någonsin tidigare. Akademisk forskning kring varumärkesportföljer och varumärkesarkitektur står inför nya utmaningar för att återspegla denna förändrade verklighet.

    Traditionell forskning kring varumärkesportföljer och dess strukturella utförande genom varumärkesarkitektur har närmat sig dessa koncept från varumärkesägarens/företagets perspektiv. Exempelvis har portföljen kartlagts baserat på enbart juridiskt ägarskap, vilket kritiserats för att vara ett alltför smalt tillvägagångssätt som utesluter centrala delar av portföljens marknadsvärde. Även i de fall där partnervarumärken erkänns som en del av portföljen så baseras resonemanget ofta på inkomstströmmar eller en länk i distributionskedjan snarare än associationer. Forskning om varumärkesarkitektur har därför fokuserat på strukturella modeller baserade på hierarkiska träd sett ur företagets perspektiv utan att nödvändigtvis undersöka om den planerade strukturen fungerar som förväntat.

    Den saknade pusselbiten är istället själva marknaden där portföljen och dess arkitektur verkar. Associativa länkar mellan varumärken är beroende av portföljens mentala representation så som den ser ut i konsumenternas huvud. En koppling som inte uppmärksammas av målgruppen är ett luftslott i marknadsföringschefernas huvuden, och ett historiskt samarbete som avbröts för flera år sedan kan fortsätta att påverka varumärkesportföljen genom kvarvarande associativa länkar i det kollektiva konsumentminnet.

    Forskningen som presenteras i denna avhandling utvidgar aktuell teori inom varumärkesportföljer och varumärkesarkitektur genom att aktivt inkludera konsumentperspektivet. Denna avhandling klassificerar portfölj- och arkitekturkonceptet som perceptuella konstruktioner vars effektivitet bestäms av den mentala överensstämmelsen mellan företagets representanter, i egenskap av skapare av den avsedda betydelsen, och kunderna som uttolkare, eller till och med medskapare, av densamma. Forskningsresultaten som presenteras visar på ett betydande associativt glapp mellan olika intressentgrupper men också mellan individer inom respektive grupp. Fenomenet existerar till och med hos kollegor som arbetar tillsammans med samma varumärkesportfölj dag efter dag. Avhandlingen utvidgar nuvarande hierarkiska modeller med hjälp av en perceptuell dimension, och en ny varumärkesportföljsmodell, som segregerar varumärken baserat på graden av perceptuell inkludering i portföljen, presenteras.

    Införandet av den perceptuella dimensionen i både varumärkesportföljshantering och varumärkesarkitektur representerar ett nytt sätt att se dessa abstrakta koncept, en konceptuell idé som har implikationer inom områden som associationsöverföring mellan varumärken, varumärkesallianser och portföljriskhantering.

  • Disputation: 2019-11-20 10:00 Kollegiesalen, Stockholm
    Bakas, Panagiotis
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Elkraftteknik.
    Hybrid Converters for HVDC Transmission2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Linjekommuterade (LCC) och spänningsstyva (VSC) omvandlare är de två huvudteknologier som används i högspänd likströmsöverföring (HVDC). Beroende på applikationskraven kan den ena varianten vara mer fördelaktig än den andra. LCC är teknologiskt mogen, har hög effektivitet och hög överföringskapacitet, men det saknar förmåga att styra den reaktiva effekten oberoende av den aktiva effekten. LCC är också känslig för ac-linjefel. VSC har inte dessa brister och erbjuder dessutom möjlighet till så kallad “black start”. Den harmoniska prestandan är överlägsen. Dock är tekniken mindre mogen, har något lägre verkningsgrad och lägre överföringskapacitet än LCC. Sålunda kan kombinationen av LCC- och VSC-teknologierna ge hybridomvandlare som utnyttjar de komplementära egenskaperna och därför lämpar sig väl i HVDC-applikationer. Huvudsyftet med denna avhandling är att undersöka befintliga och utveckla nya hybridomvandlare som kombinerar de komplementära egenskaperna hos LCC- och VSC-teknologierna.

    Omvandlarna som undersöks i denna avhandling är uppdelade i två huvudkategorier: (a) strömstyv och (b) spänningsstyv. Den förstnämnda kategorin innefattar hybridomvandlare som är baserade på LCC-strukturen och använder en VSCdel antingen för att kompensera den förbrukade reaktiva effekten, för aktiv filtrering av strömövertonerna som genereras av LCC-omvandlaren, för att oberoende styra aktiv och reaktiv effekt eller för att uppnå en kombination av dessa funktioner. Fyra olika strömstyva hybridomvandlare har undersökts och jämförts med avseende på funktionalitet, ledningsförluster och halvledarkrav.

    Den andra kategorin innehåller mer komplexa kretsar som kombinerar tyristorer och modulära VSC-element på sätt som gör det möjligt för dessa hybridomvandlare att fungera som VSC och för att uppnå hög överföring av aktiv effekt. Två nya spänningsstyva hybridomvandlare analyseras och jämförs med avseende på aktiv effekt, halvledarkrav och styrbarhet. Denna studie visar att den så kallade "hybrid alternate-common-arm converter" (HACC) är den mest intressanta topologin. Därför utförs en djupgående analys för denna omvandlare. Den teoretiska analysen visar att HACC under vissa driftsförhållanden kan överföra två gånger den aktiva effekten hos en modulär multinivåomvandlare med fullbryggor (FB-MMC) med lägre halvledarbehov per enhet av aktiv effekt. Dock reduceras överföringsförmågan om den totala kommuteringstiden för tyristorerna och/eller effektvinkeln överskrider vissa värden. Slutligen redovisas simuleringar och experimentella resultat för att verifiera den teoretiska analysen och påvisa fördelarna med HACC-topologin.

  • Disputation: 2019-11-22 10:00 M3, Stockholm
    He, Yunjuan
    KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Kemi, Yt- och korrosionsvetenskap.
    Corrosion protection and nanomechanical properties of waterborne acrylate-based coating with and without nanocellulose on carbon steel2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Korrosionsskydd uppnås vanligtvis genom att applicering av en tunn polymerbeläggning på metallytan. I denna doktorsavhandling studerades först en vattenburen hydroxyakrylat-melamin-sampolymerbeläggning för att hitta de optimala härdningsförhållandena. Effekten av härdningsbetingelserna, t ex längd på härdningstiden vid 180 °C, på omvandling av tvärbindningsreaktion, yttopografi och nanomekaniska egenskaper och nanodegrarderingsegenskaper undersöktes med användning av AFM. Resultaten visar att det optimala härdningsförhållandet är vid 180 ° C under 10 min, vilket kan ge 80% omvandlingen av tvärbindningsreaktionen, liksom goda barriärprestanda med en polarisationsresistens i storleksordningen 109Ω·cm2under lång tids exponering under 35 dagar för 0,1 M NaCl-lösning utvärderat med elektrokemisk impedansspektroskopi (EIS). Mindre ytråhet och hög ytelastisk modul i storleksordningen GPa uppnås också för prover under optimalt härdningsförhållande.

     

    Vidare studerades ovan vattenburen beläggning och dess nanokomposit innehållande 0,5 viktprocent cellulosa nanokristaller (CNC) systematiskt med fokus på deras korrosionsskyddsprestanda. Mätningarna utfördes med elektrokemisk impedansspektroskopi (EIS) teknik i 0,1 M NaCl-lösning. Resultaten visar att båda beläggningarna har hög polarisationsbeständighet i storleksordningen 108- 109ohm · cm2. För matrisbeläggningen uppvisar polarisationsmotståndet en svag minskande trend medan CNC-nanokompositbeläggningen uppvisar en ökande trend. Skillnaden i Rp-beteenden kan delvis tillskrivas förstärkningseffekten av CNC där starka vätebindningar bildas mellan CNC och matrisbeläggningen. Dessutom innebär närvaron av en andra tidskonstant i motsvarande EIS-spektra att ett mer skyddande andra skikt bildats, troligen vid gränsytan mellan metallen och beläggningen. Närvaron av detta kompakta skikt bidrar också till de korrosionsskyddande egenskaperna hos CNC-nanokompositbeläggningen. Dessutom uppvisar båda beläggningarna endast begränsat vattenupptag under långvarig exponering, vilka är för obetydliga för att mätbart förändra beläggningskapacitansen, vilket studerades med EIS.

     

    Inspirerad av CNC-nanokompositbeläggningen och dess gynnsamma korrosionsskyddande egenskaper studerades också 0,5 vikt-% CNF-nanokompositbeläggningar på samma sätt. Resultaten avslöjar att CNF-nanokompositbeläggningen inte kan ge effektivt korrosionsskydd ens under 24 timmar. Det uppmätta Rp-värdet minskar snabbt över tiden och därigenom ökar vattenupptaget över tiden, vilket studerades med EIS. Den väsentliga skillnaden i korrosionsskyddande egenskaper hos CNC-nanokompositen och CNF-nanokompositen förklarades huvudsakligen från perspektivet av mikrostruktur, matris-CNC eller matris-CNF-interaktioner genom att använda svepelektronmikroskopi (SEM) och Fourier transform infraröd spektroskopi (FTIR). Resultaten visar att närvaron av defekter på ytan och i bulk och frånvaro av starka vätebindningar mellan matris-CNF i den beredda CNF-nanokompositbeläggningen bidrar till de dåliga barriäregenskaperna.

     

    I själva verket kan en bra barriärbeläggning också förstöras på grund av yttre krafter som infallande fasta partiklar eller glidande rörelser mot andra föremål, vilket förstör beläggningens integritet. Därför studerades CNC-nanokompositbeläggningen ytterligare med fokus på dess nanomekaniska och nano-nötnings egenskaper med användning av (atomkraftsmikroskopi) AFM-teknik. Effekten av applicerad normal belastning från 50 - 400 nN, skanningshastighet från 1 - 20 um/s, typ av omgivning inklusive luft och vatten, samt exponering för korroderand 0,1 M NaCl-lösning, studerades och diskuterades systematiskt.

  • Disputation: 2019-12-03 10:00 Kollegiesalen, Stockholm
    Ahmed, Laeeq
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Beräkningsvetenskap och beräkningsteknik (CST).
    Scalable Analysis of Large Datasets in Life Sciences2019Doktorsavhandling, monografi (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Vi upplever just nu en flodvåg av data inom både vetenskaplig forskning och färetagsdriven utveckling. Detta gäller framfärallt inom livsvetenskap på grund av utveckling av bättre instrument och framsteg inom informationsteknologin under de senaste åren. Det finns dock betydande utmaningar med hanteringen av sådana datamängder som sträcker sig från praktisk hantering av de stora datavolymerna till färståelse av betydelsen och de praktiska implikationerna av dessa data.

    I den här avhandlingen presenterar jag metoder fär att snabbt och effektivt hantera, behandla, analysera och visualisera stora biovetenskapliga datamängder. Stärre delen av arbetet är fokuserat på att tillämpa de senaste Big Data ramverken fär att på så sätt skapa effektiva verktyg fär virtuell screening, vilket är en metod som används fär att säka igenom stora mängder kemiska strukturer fär läkemedelsutvecklings. Vidare presenterar jag en metod fär analys av stora mängder elektroencefalografidata (EEG) i realtid, vilken är en av de huvudsakliga metoderna fär att mäta elektrisk hjärnaktivitet.

    Färst utvärderar jag lämpligheten att med Spark (ett parallellt ramverk fär stora datamängder) genomfära parallell ligand-baserad virtuell screening. Jag applicerar metoden fär att klassificera samlingar med molekyler med hjälp av färtränade modeller fär att selektera de aktiva molekylerna. Jag demonstrerar även en strategi fär att skapa molnanpassade fläden fär strukturbaserad virtuell screening. Den huvudsakliga färdelen med den här strategin är äkad produktivitet och häg hastighet i analysen. I det här arbetet visar jag att Spark kan användas fär virtuell screening och att det även i allmänhet är en lämplig läsning fär parallell analys av stora mängder data. Dessutom visar jag genom ett exempel att Big Data analys kan vara värdefull vid arbete med biovetenskapliga data.

    I den andra delen av mitt arbete presenterar jag en metod som ytterligare minskar tiden fär den strukturbaserade virtuella screening genom användning av maskininlärning och en iterativ modelleringsstrategi baserad på Conformal Prediction. Syftet är att endast docka de molekyler som har en hägre sannolikhet att binda till ett målprotein, vid säkning efter molekyler som potentiellt kan användas som läkemedelskandidater. Med användning av maskininlärningsmodellerna från detta arbete har jag byggt en webbtjänst fär att färutsäga en profil av en molekyls olika interaktioner med olika målprotein. Dessa prediktioner kan användas fär att indikera sekundära interaktioner i tidiga skeden av läkemedelsutvecklingen.

    I den tredje delen presenterar jag metoder fär att detektera anfall med långtidsEEG - den här metoden fungerar i realtid genom att ta pågående mätningar som datasträmmar. Metoden mäter utmaningarna med att fatta beslut i realtid att lagra stora mängder data i datorns minne och uppdatera färutsägelsemodellen ny data som produceras i snabb takt. Den resulterande algoritmen klassificerar inte bara anfall i realtid, den lär sig också gränsvärdet i realtid. Jag presenterar också ett nytt mått, “topp-k amplitudmått” fär att klassificera vilka delar of data som motsvarar anfall. Utäver detta hjälper måttet till att minska mängden data som behäver behandlas i efterfäljande steg.