Device physics of polymer:fullerene bulk heterojunction solar cells

Plastic solar cells bear the potential for large-scale power generation based on materials that provide the possibility of flexible, lightweight, inexpensive, efficient solar cells. Since the discovery of the photoinduced electron transfer from a conjugated polymer to fullerene molecules, followed by the introduction of the bulk heterojunction (BHJ) concept, this material combination has been extensively studied in organic solar cells, leading to several breakthroughs in efficiency, with a power conversion efficiency approaching 5 %. This article reviews the processes and limitations that govern device operation of polymer.-fullerene BHJ solar cells, with respect to the charge-carrier transport and photogeneration mechanism. The transport of electrons/holes in the blend is a crucial parameter and must be controlled (e.g., by controlling the nanoscale morphology) and enhanced in order to allow fabrication of thicker films to maximize the absorption, without significant recombination losses. Concomitantly, a balanced transport of electrons and holes in the blend is needed to suppress the build-up of the space-charge that will significantly reduce the power conversion efficiency. Dissociation of electron-hole pairs at the donor/acceptor interface is an important process that limits the charge generation efficiency under normal operation condition. Based on these findings, there is a compromise between charge generation (light absorption) and open-circuit voltage (V-oc) when attempting to reduce the bandgap of the polymer (or fullerene). Therefore, an increase in V-oc of polymer.-fullerene cells, for example by raising the lowest unoccupied molecular orbital level of the fullerene, will benefit cell performance as both fill factor and short-circuit current increase simultaneously

On the Hausdorff distance between the shifted Heaviside step function and the transmuted Stannard growth function

In this paper we study the one-sided Hausdorff distance between the shifted Heaviside step--function and the transmuted Stannard growth function. Precise upper and lower bounds for the Hausdorff distance have been obtained. We present a software module (intellectual property) within the programming environment CAS Mathematica for the analysis of the growth curves. Numerical examples, illustrating our results are given, too

Моделювання техпроцесу кування труб без оправки

A broaching technique for thick-walled pipes has been investigated. The proposed technique implies the deformation of a hollow workpiece without a mandrel. The procedure has been devised to conduct theoretical studies using FEM. The procedure is aimed at determining the thermal, stressed state and a shape change in the workpiece while forging pipes without the use of a mandrel. The variables applied were the internal diameter of a hollow workpiece, which ranged in the interval of 0.30; 0.55; 0.80. Based on the finite-element modeling, the following was established: the distribution of temperatures and intensity of logarithmic deformations within the volume of a pipe after broaching without the use of a mandrel. The diameter of a pipe’s hole has been determined, which is formed at broaching when applying a given technique. The dependences of intensity of lengthening and thickening of the wall of a pipe have been established. A special indicator was devised to estimate the elongation rate of a pipe. It was determined that increasing the inner diameter increases the lengthening of a pipe and decreases the intensity of the hole forging. The common dependence for the simulated broaching schemes is that the magnitude of elongation of a hollow workpiece changes insignificantly for different degrees of reductions at constant relative sizes of a pipe. It has made it possible to establish a recommended feed in order to increase the elongation of a hollow forging and to decrease the degree of closing a hole. The rational feed shall be (0.05...0.15)D. The results from the finite element modeling were verified by experimental study using lead samples. An experimental modeling procedure has been devised. It was established that at an inside diameter of the workpiece of (0.5...0.6)D one observes a maximum of the wall thickening. It was established that the results for a workpiece shape change, obtained from a theoretical study using FEM, exceeded those acquired experimentally by 9.14 %. The validity of results from theoretical modelling is confirmed by data from experiments on decreasing the internal diameter of the pipe. Difference between the theoretical and experimental results amounts to 9...12 %. The established patterns make it possible to determine the resulting diameter of a pipe’s hole. It was found based on the results from modeling that it is impossible to broach pipe workpieces without a mandrel. This technique extends the possibilities of technological processes aimed at manufacturing pipe workpieces.Исследован способ протяжки толстостенных труб. Предложенный способ заключается в деформировании пустотелой заготовки без оправки. Разработана методика проведения теоретических исследований МКЭ. Методика предназначена для определения теплового, деформированного состояния и формоизменения заготовки при ковке труб без использования оправки. Переменными параметрами были внутренний диаметр пустотелой заготовки, который варьировался в интервале 0.30; 0.55; 0.80. На основе конечно-элементного моделирования были установлены: распределение температур и интенсивности логарифмических деформаций в объеме трубы после протяжки без использования оправки. Определялся диаметр отверстия трубы, который образуется при протяжке данным способом. Устанавливались зависимости интенсивности удлинения и утолщения стенки трубы. Был разработан специальный показатель для оценки удлинения трубы. Было определено, что при увеличении внутреннего диаметра удлинение трубы увеличивается и снижается интенсивность заковки отверстия. Общей зависимостью смоделированных схем протяжки является то, что величина удлинения пустотелой заготовки несущественно меняется для различных степеней обжатий при постоянных относительных размерах трубы. Это позволило установить рекомендованную подачу для увеличения удлинения пустотелой поковки и уменьшения степени закрытия отверстия. Рациональная подача должна составлять (0.05...0.15)D. Результаты конечно-элементного моделирования проверялись экспериментальными исследованиями на свинцовых образцах. Была разработана методика экспериментального моделирования. Установлено, что при внутреннем диаметре заготовки (0.5...0.6)D, наблюдается максимум утолщения стенки. Установлено, что результаты по формоизменению заготовки, полученные в теоретическом исследовании МКЭ, на 9...14 % больше экспериментальных. Достоверность результатов теоретического моделирования подтверждается данными экспериментов по уменьшению внутреннего диаметра трубы. Разница теоретических результатов и экспериментальных составляет 9...12 %. Установленные закономерности позволяют определять окончательный диаметр отверстия трубы. По результатам моделирования установлено, что протяжка трубных заготовок без оправки возможна. Этот способ расширяет возможности техпроцессов изготовления трубных заготовокДосліджено спосіб протягування товстостінних труб. Запропонований спосіб полягає в деформуванні пустотілої заготовки без оправки. Розроблено методику проведення теоретичних досліджень МСЕ. Методика призначена для визначення теплового, деформованого стану та формозміни заготовки при куванні труб без використання оправки. Змінними параметрами були внутрішній діаметр пустотілої заготовки, який варіювався в інтервалі 0.30; 0.55; 0.80. На основі скінчено-елементного моделювання були встановлені: розподіл температур і інтенсивності логарифмічних деформацій в об’ємі труби після протягування без використання оправки. Визначався діаметр отвору труби, який утворюється при протягуванні даним способом. Встановлювалися залежності інтенсивності подовження і потовщення стінки труби. Був розроблений спеціальний показник для оцінювання подовження труби. Було визначено, що при збільшені внутрішнього діаметру подовження труби збільшується та знижується інтенсивність зменшення отвору. Загальною залежністю змодельованих схем протягування є те, що величина подовження пустотілої заготовки несуттєво змінюється для різних ступенів обтискань при сталих відносних розмірах труби. Це дозволило встановити рекомендовану подачу для збільшення подовження пустотілої поковки та зменшення ступеня закриття отвору. Раціональна подача повинна складати (0.05...0.15)D. Результати скінчено-елементного моделювання перевірялися експериментальними дослідженнями на свинцевих зразках. Була запропонована методика експериментального моделювання. Встановлено, що при внутрішньому діаметрі заготовки (0.5...0.6)D, спостерігається максимум потовщення стінки. Встановлено, що результати з формозмінення заготовки, які отримані у теоретичному досліджені МСЕ, на 9...14 % більше за експериментальні. Достовірність результатів теоретичного моделювання підтверджується даними експерименту зі зменшення внутрішнього діаметру труби. Різниця теоретичних результатів й експериментальних складає 9...12 %. Встановлені закономірності дають можливість визначати остаточний діаметр отвору труби. За результатами моделювання встановлено, що протягування трубних заготовок без оправки цілком можливе. Цей спосіб розширює можливості техпроцесів виготовлення трубних заготово

Моделювання техпроцесу кування труб без оправки

A broaching technique for thick-walled pipes has been investigated. The proposed technique implies the deformation of a hollow workpiece without a mandrel. The procedure has been devised to conduct theoretical studies using FEM. The procedure is aimed at determining the thermal, stressed state and a shape change in the workpiece while forging pipes without the use of a mandrel. The variables applied were the internal diameter of a hollow workpiece, which ranged in the interval of 0.30; 0.55; 0.80. Based on the finite-element modeling, the following was established: the distribution of temperatures and intensity of logarithmic deformations within the volume of a pipe after broaching without the use of a mandrel. The diameter of a pipe’s hole has been determined, which is formed at broaching when applying a given technique. The dependences of intensity of lengthening and thickening of the wall of a pipe have been established. A special indicator was devised to estimate the elongation rate of a pipe. It was determined that increasing the inner diameter increases the lengthening of a pipe and decreases the intensity of the hole forging. The common dependence for the simulated broaching schemes is that the magnitude of elongation of a hollow workpiece changes insignificantly for different degrees of reductions at constant relative sizes of a pipe. It has made it possible to establish a recommended feed in order to increase the elongation of a hollow forging and to decrease the degree of closing a hole. The rational feed shall be (0.05...0.15)D. The results from the finite element modeling were verified by experimental study using lead samples. An experimental modeling procedure has been devised. It was established that at an inside diameter of the workpiece of (0.5...0.6)D one observes a maximum of the wall thickening. It was established that the results for a workpiece shape change, obtained from a theoretical study using FEM, exceeded those acquired experimentally by 9.14 %. The validity of results from theoretical modelling is confirmed by data from experiments on decreasing the internal diameter of the pipe. Difference between the theoretical and experimental results amounts to 9...12 %. The established patterns make it possible to determine the resulting diameter of a pipe’s hole. It was found based on the results from modeling that it is impossible to broach pipe workpieces without a mandrel. This technique extends the possibilities of technological processes aimed at manufacturing pipe workpieces.Исследован способ протяжки толстостенных труб. Предложенный способ заключается в деформировании пустотелой заготовки без оправки. Разработана методика проведения теоретических исследований МКЭ. Методика предназначена для определения теплового, деформированного состояния и формоизменения заготовки при ковке труб без использования оправки. Переменными параметрами были внутренний диаметр пустотелой заготовки, который варьировался в интервале 0.30; 0.55; 0.80. На основе конечно-элементного моделирования были установлены: распределение температур и интенсивности логарифмических деформаций в объеме трубы после протяжки без использования оправки. Определялся диаметр отверстия трубы, который образуется при протяжке данным способом. Устанавливались зависимости интенсивности удлинения и утолщения стенки трубы. Был разработан специальный показатель для оценки удлинения трубы. Было определено, что при увеличении внутреннего диаметра удлинение трубы увеличивается и снижается интенсивность заковки отверстия. Общей зависимостью смоделированных схем протяжки является то, что величина удлинения пустотелой заготовки несущественно меняется для различных степеней обжатий при постоянных относительных размерах трубы. Это позволило установить рекомендованную подачу для увеличения удлинения пустотелой поковки и уменьшения степени закрытия отверстия. Рациональная подача должна составлять (0.05...0.15)D. Результаты конечно-элементного моделирования проверялись экспериментальными исследованиями на свинцовых образцах. Была разработана методика экспериментального моделирования. Установлено, что при внутреннем диаметре заготовки (0.5...0.6)D, наблюдается максимум утолщения стенки. Установлено, что результаты по формоизменению заготовки, полученные в теоретическом исследовании МКЭ, на 9...14 % больше экспериментальных. Достоверность результатов теоретического моделирования подтверждается данными экспериментов по уменьшению внутреннего диаметра трубы. Разница теоретических результатов и экспериментальных составляет 9...12 %. Установленные закономерности позволяют определять окончательный диаметр отверстия трубы. По результатам моделирования установлено, что протяжка трубных заготовок без оправки возможна. Этот способ расширяет возможности техпроцессов изготовления трубных заготовокДосліджено спосіб протягування товстостінних труб. Запропонований спосіб полягає в деформуванні пустотілої заготовки без оправки. Розроблено методику проведення теоретичних досліджень МСЕ. Методика призначена для визначення теплового, деформованого стану та формозміни заготовки при куванні труб без використання оправки. Змінними параметрами були внутрішній діаметр пустотілої заготовки, який варіювався в інтервалі 0.30; 0.55; 0.80. На основі скінчено-елементного моделювання були встановлені: розподіл температур і інтенсивності логарифмічних деформацій в об’ємі труби після протягування без використання оправки. Визначався діаметр отвору труби, який утворюється при протягуванні даним способом. Встановлювалися залежності інтенсивності подовження і потовщення стінки труби. Був розроблений спеціальний показник для оцінювання подовження труби. Було визначено, що при збільшені внутрішнього діаметру подовження труби збільшується та знижується інтенсивність зменшення отвору. Загальною залежністю змодельованих схем протягування є те, що величина подовження пустотілої заготовки несуттєво змінюється для різних ступенів обтискань при сталих відносних розмірах труби. Це дозволило встановити рекомендовану подачу для збільшення подовження пустотілої поковки та зменшення ступеня закриття отвору. Раціональна подача повинна складати (0.05...0.15)D. Результати скінчено-елементного моделювання перевірялися експериментальними дослідженнями на свинцевих зразках. Була запропонована методика експериментального моделювання. Встановлено, що при внутрішньому діаметрі заготовки (0.5...0.6)D, спостерігається максимум потовщення стінки. Встановлено, що результати з формозмінення заготовки, які отримані у теоретичному досліджені МСЕ, на 9...14 % більше за експериментальні. Достовірність результатів теоретичного моделювання підтверджується даними експерименту зі зменшення внутрішнього діаметру труби. Різниця теоретичних результатів й експериментальних складає 9...12 %. Встановлені закономірності дають можливість визначати остаточний діаметр отвору труби. За результатами моделювання встановлено, що протягування трубних заготовок без оправки цілком можливе. Цей спосіб розширює можливості техпроцесів виготовлення трубних заготово

On the chemical meaning of some growth models possessing Gompertzian-type property

Growth models are often used when modelling various processes in life sciences, ecology, demography, social sciences, etc. Dynamical growth models are usually formulated in terms of an ODE (system of ODS's) or by an explicit solution to an ODE, such as the logistic, Gompertz, and Richardson growth models. To choose a suitable growth model it is useful to know the physics‐chemical meaning of the model. In many situations this meaning is best expressed by means of a reaction network that possibly induces the dynamical growth model via mass action kinetics. Such reaction networks are well known for a number of growth models, such as the saturation‐decay and the logistic Verhulst models. However, no such reaction networks exist for the Gompertz growth model. In this work we propose some reaction networks using mass action kinetics that induce growth models that are (in certain sense) close to the Gompertz model. The discussion of these reaction networks aims to a better understanding of the chemical properties of the Gompertz model and “Gompertzian‐type” growth models. Our method can be considered as an extension of the work of previous authors who “recasted” the Gompertz differential equation into a dynamical system of two differential equations that, apart of the basic species variable, involve an additional variable that can be interpreted as a “resource.” Two new growth models based on mass action kinetics are introduced and studied in comparison with the Gompertz model. Numerical computations are presented using some specialized software tools.This work has been supported by project of Fund Scientific Research, Bulgarian Ministry of Education and Science,.http://wileyonlinelibrary.com/journal/mma2019-12-01hj2019Mathematics and Applied Mathematic

Cholesterol lowering depletes atherosclerotic lesions of smooth muscle cell-derived fibromyocytes and chondromyocytes

S

LINE-1 retrotransposon methylation in chorionic villi of first trimester miscarriages with aneuploidy

Purpose High frequency of aneuploidy in meiosis and cleavage stage coincides with waves of epigenetic genome reprogramming that may indicate a possible association between epigenetic mechanisms and aneuploidy occurrence. This study aimed to assess the methylation level of the long interspersed repeat element 1 (LINE-1) retrotransposon in chorionic villi of first trimester miscarriages with a normal karyotype and aneuploidy. Methods The methylation level was assessed at 19 LINE-1 promoter CpG sites in chorionic villi of 141 miscarriages with trisomy of chromosomes 2, 6, 8-10, 13-15, 16, 18, 20-22, and monosomy X using massive parallel sequencing. Results The LINE-1 methylation level was elevated statistically significant in chorionic villi of miscarriages with both trisomy (45.2 +/- 4.3%) and monosomy X (46.9 +/- 4.2%) compared with that in induced abortions (40.0 +/- 2.4%) (p < 0.00001). The LINE-1 methylation levels were specific for miscarriages with different aneuploidies and significantly increased in miscarriages with trisomies 8, 14, and 18 and monosomy X (p < 0.05). The LINE-1 methylation level increased with gestational age both for group of miscarriages regardless of karyotype (R = 0.21, p = 0.012) and specifically for miscarriages with trisomy 16 (R = 0.48, p = 0.007). LINE-1 methylation decreased with maternal age in miscarriages with a normal karyotype (R = - 0.31, p = 0.029) and with trisomy 21 (R = - 0.64, p = 0.024) and increased with paternal age for miscarriages with trisomy 16 (R = 0.38, p = 0.048) and monosomy X (R = 0.73, p = 0.003). Conclusion Our results indicate that the pathogenic effects of aneuploidy in human embryogenesis can be supplemented with significant epigenetic changes in the repetitive sequences