Nonsteady condensation and evaporation waves

We study motion of a phase transition front at a constant temperature between stable and metastable states in fluids with the universal Van der Waals equation of state (which is valid sufficiently close to the fluid's critical point). We focus on a case of relatively large metastability and low viscosity, when it can be shown analytically that no steadily moving phase-transition front exists. Numerically simulating a system of the one-dimensional Navier-Stokes and continuity equations, we find that, in this case, the nonsteady phase-transition front emits acoustic shocks in forward and backward directions. Through this mechanism, the front drops its velocity and eventually comes to a halt. The acoustic shock wave may shuttle, bouncing elastically from the system's edge and strongly inelastically from the phase transition front. Nonsteady rarefaction shock waves appear in the shuttle process, despite the fact that the model does not admit steady rarefaction waves propagating between stationary states. If the viscosity is below a certain threshold, an instability sets in, driving the system into a turbulent state. This work was supported by the Japan Society for Promotion of Science.Comment: revtex text file and four eps files with figures. Physical Review Letters, in pres

Экспериментальное определение и сравнительный анализ характеристик прочности полимеров PPH030GP, ABS и PLA при различных скоростях деформации

Nowadays the field of application of products made from polymer materials is constantly increasing. These products find their wide application in the most high-tech industries such as automotive, aerospace and medical industry. Modern trends in the development of the automotive industry predicts that 75 % of the total car mass will be replaced with polymer materials by 2020 and other industries demonstrate similar trends. Regarding to this information, engineering companies that design parts of the automotive industry should have polymer material characteristics over an entire range of deformations up to destruction for their performance prediction. However, strength characteristics of products from polymers are different and depend not only on a polymer grade but also on technology used for part production. Existing literature review on this problematic area is rather rare. The purpose of this paper is to determine and analyze mechanical characteristics of widely used PPH030GP polymer obtained by extrusion and ABS, PLA polymers applied while manufacturing samples using an additive method (3D-printing) depending on the rate of high-elastic deformation. All the samples have been made according to the requirements of GOST 11262–80 and subjected to uniaxial stretching on a tensile machine UIT STM 050/300 at different speeds of clamp expansion. According to experimental results, stretching diagrams in conditional coordinates s–e have been obtained up to the point of failure for different rates of clamp expansion. It has been shown that while using the additive method, a direction of layers and adhesion between them, which depends on 3D-print parameters, have a significant effect on the part strength. Printing settings are indicated in accordance with the selected mode and a 3D-printer model. As a result of data processing, strength characteristics of PPH030GP polymer and ABS and PLA polymers have been determined to a sufficient extent, depending on the direction of printing layers and rate of high-elastic deformation. These data can be used to calculate strength of products by numerical methods and a finite element method in various software products.Сегодня область применения изделий из полимерных материалов постоянно увеличивается. Такие изделия находят широкое применение в наиболее наукоемких отраслях, таких как автомобильная, аэрокосмическая и медицинская отрасли. Современные тенденции развития автомобильной промышленности прогнозируют к 2020 году 75 % общей массы автомобиля заменить полимерными материалами. Схожие тренды демонстрируют и другие отрасли. В связи с этим инженерным компаниям, проектирующим детали автомобильной промышленности, для прогнозирования их работоспособности необходимо иметь характеристики полимерных материалов во всем диапазоне деформаций – вплоть до разрушения. Однако прочностные характеристики изделий из полимеров различны и зависят не только от марки полимера, но и от технологии производства детали. Подробная информация в отечественной литературе встречается достаточно редко и в сжатом виде. Авторами статьи была поставлена задача определить и проанализировать механические характеристики широко применяемого полимера PPH030GP, полученного экструзивным методом, и полимеров ABS и PLA, применяемых при изготовлении образцов аддитивным методом (3D-печать) в зависимости от скорости деформации. Для этого были выполнены образцы согласно требованиям ГОСТ 11262–80 и подвергнуты одноосному растяжению на разрывной машине UIT STM 050/300 при разных скоростях раздвижения зажимов. По результатам экспериментальных исследований получены диаграммы растяжения в условных координатах s–e вплоть до момента разрушения для различных скоростей раздвижения зажимов. Показано, что при аддитивном методе значительное влияние на прочность изделия оказывают направление слоев и адгезия между ними, которая зависит от параметров 3D-печати. Параметры печати указаны в зависимости от выбранного режима и конструкции 3D-принтера. В результате обработки данных в достаточно полной мере определены прочностные характеристики полимеров PPH030GP, ABS и PLA в зависимости от направления слоев печати и скорости деформации. Эти данные можно применять для расчета прочности изделий численным методом и методом конечных элементов в различных программных продуктах

Highly Stable, Water-Soluble CdSe/ZnS/CdS/ZnS Quantum Dots with Additional SiO2 shell

Quantum dots (QDs) are fluorescent nanocrystals extensively used today in research and applications. They attract much interest due to the high photostability and fluorescence quantum yields close to 100%. The best QDs are made by synthesis in organic media, and they have to be transferred into aqueous solutions if biomedical applications are concerned. An advanced method for rendering QDs water-soluble is to coat them with hydrophilic SiO2 -layer. However, growing a silica shell with a predetermined thickness is a problem, because uncertain values of the molar extinction coefficients (ε) of core/shell QDs made it impossible to calculate precise yields of the chemical reactions involved. Here we suggest an approach to solving this problem by constructing the structural models of per se and silica-coated QDs followed by measuring ε in a course of the QD synthesis, thus carrying out precise quantitative reactions. Proceeding in such a way, we prepared the CdSe/ZnS/CdS/ZnS QDs with the structure predicted by the model and coated by silica shell. Prepared QDs are characterized by a narrow size distribution and the same fluorescence parameters as the original QDs in the organic medium. Developed approach permitted efficient QDs water-solubilisation and preparation of stable nanoparticles for plethora of biomedical applications.     Keywords: Quantum dots, QD, silica shell, core-shel

Fine-tuning of Silica Coating Procedure for Preparation of Biocompatible and Bright Pbs/Sio2 Qds

Near-infrared semiconductor PbS quantum dots (QDs) with emission in biological transparency window are promising material for in vivo biolabelling and deep-tissue imaging of biological specimen. Among various approaches that render initially hydrophobic and toxic QDs biocompatible, the growth of a silica shell on the QD surface represents an efficient method to minimize QD toxicity. Nevertheless, it is important to preserve QDs emission properties after the silica coating procedure. Here we report on the optimal parameters of this procedure which allow to obtain a stable silica shell and maintain the optical properties of initial PbS QDs. Furthermore, we show that PbS QDs with the optimal SiO2 shell retain their luminescence quantum yield even after condensation into a solid film. Thus, our procedure can become a basis in development of bright, receptor-targeted NIR fluorescent probes for in vivo tumor imaging. Keywords: quantum dot, SiO2 shell, bioimagin

Модель плоскостного распределения источников тепла для многоканальной матрицы сенсоров кислорода

Транскутанна полярографія є одним з найбільш об’єктивних неінвазивних методів оцінки стану капілярного кровоплину і мікроциркуляції завдяки контролю парціального тиску кисню в підшкірних тканинах. На результати досліджень впливають такі загальні чинники, як вміст кисню в навколишньому середовищі, адекватність центральної гемодинаміки хворого, наявність порушень транспортної функції крові, патологія легеневої системи та місцеві чинники (порушення місцевої мікроциркуляції, набряк тканин, виражений капілярний спазм і т.ін.). Для проведення досліджень, як правило, використовуються одноканальні газоаналізатори. Підвищення інформативної цінності біомедичних досліджень можливе за рахунок застосування як первинного чутливого елемента багатоканальної растрової матриці сенсорів кисню. Використання подібних матриць дасть можливість отримувати інформацію in vivo про розподіл парціального тиску кисню з поверхні шкірного покриву людини, більш повно оцінювати його функціональний стан і в динаміці контролювати вплив можливих лікувальних заходів. У статті проведено аналіз впливу джерел тепла на розподіл температурного поля багатоканальної растрової матриці сенсорів кисню як головної складової частини її функціонування і визначено оптимальну конфігурацію таких джерел.Transcutaneous polarography is one of the most objective noninvasive assessment of the capillary blood flow and microcirculation by controlling the oxygen partial pressure in the subcutaneous tissue. The outcome of research is influenced by such common factors as the oxygen content in the ambient air, the adequacy of the central hemodynamics of the patient, the presence of violations of the transport function of the blood, the pathology of the pulmonary system and local factors (disturbance of the local microcirculation, tissue edema, marked capillary spasm, etc.). For research purposes single-channel analyzers are generally used. Increasing the informative value of biomedical research is possible due to the use multi-channel raster array of oxygen sensors as a primary sensor. The use of such matrices will provide information about the in vivo distribution of the partial pressure of oxygen from the surface of the human skin, to more complete assess of its functional state and dynamics to control the impact of possible therapeutic interventions. The paper analyzes the influence of heat sources on the distribution of temperature field of multi-channel raster array of oxygen sensors as the main component of its operation and determines the optimum configuration of such sources.Транскутанная полярография является одним из наиболее объективных неинвазивных методов оценки состояния капиллярного кровотока и микроциркуляции путем контроля парциального давления кислорода в подкожных тканях. На результаты исследований оказывают влияние такие общие факторы, как содержание кислорода в окружающей среде, адекватность центральной гемодинамики больного, наличие нарушений транспортной функции крови, патология легочной системы и местные факторы (нарушения местной микроциркуляции, отек тканей, выраженный капиллярный спазм и т.д.). Для проведения исследований, как правило, используются одноканальные газоанализаторы. Повышение информативной ценности биомедицинских исследований возможно за счет применения в качестве первичного чувствительного элемента многоканальной растровой матрицы сенсоров кислорода. Использование подобных матриц позволит получать информацию in vivo о распределении парциального давления кислорода с поверхности кожного покрова человека, более полно оценивать его функциональное состояние и в динамике контролировать влияние возможных лечебных мероприятий. В работе проведен анализ влияния источников тепла на распределение температурного поля многоканальной растровой матрицы сенсоров кислорода как главной составляющей ее функционирования и определена оптимальная конфигурация таких источников

РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССА СОВМЕЩЕННОЙ ПРОКАТКИ-ПРЕССОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА БАЛАНСА МОЩНОСТЕЙ

The paper presents the results obtained when solving the problem consisting in determination of the combined extrolling process implementation. The components of a total capacity for the process studied were written in analytical form, their calculation and analysis of the effect of specific factors on implementation of the combined extrolling process was made on PC using a specially developed program. A quantitative evaluation of the process feasibility was made using safety factor as a major criterion for the conditions of aluminum alloy combined extrolling at the pilot combined processing plant.Приведены результаты решения задачи по определению возможности реализации процесса совмещенной прокатки-прессования (СПП). В аналитическом виде записаны составляющие полной мощности для исследуемого процесса, с помощью разработанной программы на ЭВМ произведен их расчет и проанализировано влияние отдельных факторов на осуществление процесса СПП. Для условий совмещенной прокатки-прессования алюминиевых сплавов на опытно-промышленной установке совмещенной обработки дана количественная оценка возможности реализации процесса с использованием в качестве основного критерия коэффициента запаса мощности

An alginate-layer technique for culture of Brassica oleracea L. protoplasts

Ten accessions belonging to the Brassica oleracea subspecies alba and rubra, and to B. oleracea var. sabauda were used in this study. Protoplasts were isolated from leaves and hypocotyls of in vitro grown plants. The influence of selected factors on the yield, viability, and mitotic activity of protoplasts immobilized in calcium alginate layers was investigated. The efficiency of protoplast isolation from hypocotyls was lower (0.7 ± 0.1 × 106 ml−1) than for protoplasts isolated from leaf mesophyll tissue (2 ± 0.1 × 106 ml−1). High (70–90%) viabilities of immobilized protoplasts were recorded, independent of the explant sources. The highest proportion of protoplasts undergoing divisions was noted for cv. Reball F1, both from mesophyll (29.8 ± 2.2%) and hypocotyl (17.5 ± 0.3%) tissues. Developed colonies of callus tissue were subjected to regeneration and as a result plants from six accessions were obtained

Phytosulfokine stimulates cell divisions in sugar beet (Beta vulgaris L.) mesophyll protoplast cultures

The aim of this work was to improve plating efficiency of sugar beet mesophyll protoplast cultures. Preliminary experiments showed that cultures of good quality, viable protoplasts were obtained in rich media based on the Kao and Michayluk formulation and with the calcium alginate as an embedding matrix. Nevertheless, in these cultures cell divisions were either not observed or very seldom confirming earlier reported recalcitrance of sugar beet protoplasts. The recalcitrant status of these cultures was reversed upon application of exogenous phytosulfokine (PSK)—a peptidyl plant growth factor. The highest effectiveness of PSK was observed at 100 nM concentration. Plating efficiencies obtained in the presence of PSK reached approximately 20% of the total cultured cells. The stimulatory effect of phytosulfokine was observed for all tested breeding stocks of sugar beet. Our data indicate that PSK is a powerful agent able to overcome recalcitrance of plant protoplast cultures

Modelling interactions of acid–base balance and respiratory status in the toxicity of metal mixtures in the American oyster Crassostrea virginica

Author Posting. © The Author(s), 2009. This is the author's version of the work. It is posted here by permission of Elsevier B.V. for personal use, not for redistribution. The definitive version was published in Comparative Biochemistry and Physiology - Part A: Molecular & Integrative Physiology 155 (2010): 341-349, doi:10.1016/j.cbpa.2009.11.019.Heavy metals, such as copper, zinc and cadmium, represent some of the most common and serious pollutants in coastal estuaries. In the present study, we used a combination of linear and artificial neural network (ANN) modelling to detect and explore interactions among low-dose mixtures of these heavy metals and their impacts on fundamental physiological processes in tissues of the Eastern oyster, Crassostrea virginica. Animals were exposed to Cd (0.001 – 0.400 μM), Zn (0.001 – 3.059 μM) or Cu (0.002 – 0.787 μM), either alone or in combination for 1 to 27 days. We measured indicators of acid-base balance (hemolymph pH and total CO2), gas exchange (Po2), immunocompetence (total hemocyte counts, numbers of invasive bacteria), antioxidant status (glutathione, GSH), oxidative damage (lipid peroxidation; LPx), and metal accumulation in the gill and the hepatopancreas. Linear analysis showed that oxidative membrane damage from tissue accumulation of environmental metals was correlated with impaired acid-base balance in oysters. ANN analysis revealed interactions of metals with hemolymph acid-base chemistry in predicting oxidative damage that were not evident from linear analyses. These results highlight the usefulness of machine learning approaches, such as ANNs, for improving our ability to recognize and understand the effects of sub-acute exposure to contaminant mixtures.This study was supported by NOAA’s Center of Excellence in Oceans and Human Health at HML and the National Science Foundation