Designing of thermoelectric generator modules based on MgSi/MnSi materials

Представлено результати комп’ютерного проектування секційних термоелектричних модулів, модулів на основі функціонально-градієнтних матеріалів (ФГМ), а також каскадних структур з матеріалів на основі MgSi/MnSi. Визначено оптимальні концентрації легуючих домішок для матеріалів секцій і віток, оптимальні функції неоднорідності термоелектричних перетворювачів енергії та значення термоелектричних параметрів у каскадних перетворювачах, використанням яких забезпечується досягнення максимальної ефективності термоелектричних генераторних модулів у діапазоні температур 323 – 773 К. Показано, що максимальна ефективність односекційних модулів з матеріалів на основі силіцидів складає η≈6.5 %, двосекційних та модулів з ФГМ – η≈8.5 %, а каскадних структур – η≈8.1 %. Встановлено, що для виготовлення секційного модуля необхідно затратити в 1.28 раза більше матеріалу, ніж для каскадного модуля за умови отримання однакової вихідної потужності.Constantly increasing demand for energy sources and environmentally friendly generators results in the growing interest in the industrial waste heat recuperation with the help of thermoelectrics. To apply thermoelectric materials widely their high efficiency is a must, but the low cost of the initial components, their mechanical stability and ecological safety are also of great importance. Therefore, the search for the low- cost materials with high thermoelectric parameters and the design of thermoelectric generator modules on their base belong to major topical tasks. A number of silicide-based thermoelectric materials that satisfy the above mentioned requirements have been chosen as a result of literature data analysis. The results of computer simulation of sectional thermoelectric modules, functionally grades materials (FGM) based modules, as well as stage structures from silicide-based materials for industrial waste heat recuperation and that of internal combustion engines and alike are presented in this work. For calculations, the experimentally measured temperature concentration dependencies of the thermoEMF coefficient, electric and thermal conductivities of the materials investigated were used. The optimal concentrations of doping impurities for the material of sections and legs were defined, together with the optimal functions of inhomogeneity of thermoelectric energy converters and the values of thermoelectric parameters in cascade converters. By use of the said converters maximum efficiency is reached for the thermoelectric generator modules in the temperature range of 323-773 K. Thus, single-stage silicide- based modules performance equals η≈6.5 %, that of two-stage and FGM based modules are η≈8.5 %, and η≈8.1 % for multi-stage structures. To produce the sectional module must be expended by 1.28 more material as compared to cascade module at the same output power

Multiexcitons confined within a sub-excitonic volume: Spectroscopic and dynamical signatures of neutral and charged biexcitons in ultrasmall semiconductor nanocrystals

The use of ultrafast gating techniques allows us to resolve both spectrally and temporally the emission from short-lived neutral and negatively charged biexcitons in ultrasmall (sub-10 nm) CdSe nanocrystals (nanocrystal quantum dots). Because of forced overlap of electronic wave functions and reduced dielectric screening, these states are characterized by giant interaction energies of tens (neutral biexcitons) to hundreds (charged biexcitons) of meV. Both types of biexcitons show extremely short lifetimes (from sub-100 picoseconds to sub-picosecond time scales) that rapidly shorten with decreasing nanocrystal size. These ultrafast relaxation dynamics are explained in terms of highly efficient nonradiative Auger recombination.Comment: 5 pages, 4 figures, to be published in Phys. Rev.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭТАПНОГО ХИРУРГИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯ ИНФАНТИЛЬНЫХ И ЮВЕНИЛЬНЫХ СКОЛИОЗОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДИК

Introduction. The analysis Results of surgical treatment of growing children with infantile and juvenile scoliosis (IS) can the optimal method of treatment select. In young children with significant growth potential spinal fusion may not be the best option as it limits further longitudinal growth of the spine and may to the thoracic insufficiency syndrome result. To address this problem recently several techniques focused, their have advantages and drawbacks.Material and methods. Since 2008 year 127 patients (64 girls, 63 boys) aged (4.5 ± 2.1) years were operated on. In group I 65 patients were operated on using VEPTR (Vertical Expandable Prosthetic Titanium Rib) instrumentation, in group II 42 patients using various spinal instrumentation. 20 patients with congenital kyphosis were excluded. The average follow-up time was (5.6 ± 1.1) years.Results. In group I average value of the primary scoliotic curve before surgery was (74.7 ± 22.9), secondary curve (42.8 ± 16.0), thoracic kyphosis (46.3 ± 27.4), lumbar lordosis (54.6 ± 14). Average value of the primary scoliotic curve after surgery was reduced to (51 ± 20) (correction 31.7%), at followup to (56.5 ± 18.5), secondary curve (31.8 ± 12.8) (25.7%), at follow-up to (32.4 ± 18.4), thoracic kyphosis (36.8 ± 20.8) (20,5%), at follow-up to (41.8 ± 21.0), lumbar lordosis (45.4 ± 12.7) (16,9%), at follow-up to (48.2 ± 11.7) (p < 0.05). Space available for lung before surgery was (84.5 ± 8.7) %, after surgery was (94.8 ± 6.7)%, at follow-up increased to (98.6 ± 5.4) % (p < 0.05). Complications included 11 implant dislocations and 1 infection. In group II average value of the primary scoliotic curve before surgery was (87.6 ± 6.6), secondary curve (47.8 ± 4.6), thoracic kyphosis (61.4 ± 10.4), lumbar lordosis (61.8 ± 4.9). Average value of the primary scoliotic curve after surgery was reduced to 50.6 ± 5.3 (correction 42.3%), at follow-up to (66.1 ± 6.3), secondary curve (24.1 ± 2.9) (49.6%), at follow-up to (37 ± 5.4), thoracic kyphosis (38.8 ± 7.7) (36.8%), at follow-up to (59.4 ± 11.2), lumbar lordosis (47.5 ± 4.1) (23.2%), at follow-up to (64.5 ± 4.5) (p < 0.05). Complications included 23 implant dislocations and 1 infection. No neurological complications.Conclusion. Stage correction fusions using various instrumentation is a method of choice for controlled correction of growing children with IS.Введение. Анализ результатов хирургического лечения сколиотических деформаций позвоночника у активно растущих детей позволяет выбрать оптимальный метод лечения. Стабилизация позвоночника является быть оптимальным вариантом, так как может привести к ограничению его дальнейшего роста и развитию синдрома торакальной недостаточности. На решение этой задачи в последнее время ориентировано несколько методик, имеющих свои достоинства и недостатки.Цель исследования – проанализировать результаты хирургического лечения инфантильных и ювенильных сколиозов с использованием различного инструментария.Материал и методы. В период с 1998 по2014 г. оперировано 127 детей (64 девочки и 63 мальчика) с инфантильными и ювенильными деформациями позвоночника различной этиологии. Операции проводились по двум методикам: первая группа (65 больных) – по методике VEPTR (Vertical Expandable Prosthetic Titanium Rib, США), вторая (42 больных) – с использованием дорсального сегментарного инструментария. Средний возраст начала лечения составил (4,5 ± 2,1) года (I группа), (7,6 ± 2,4) года (II группа). Сроки послеоперационного наблюдения составили (5,6 ± 1,1) года (от 6 мес до 12 лет).Результаты. В группе I средняя величина основной сколиотической дуги перед началом лечения составляла (74,7 ± 22,9)°, противоискривления – (42,8 ± 16)°, грудного кифоза – (46,3±27,4)°, поясничного лордоза – (54,6 ± 14)°. Величина основной сколиотической дуги после операции составляла (51,0 ± 20,0)° (коррекция 31,7%), противоискривления – (31,8 ± 12,8)° (коррекция 25,7%), кифоза – (36,8 ± 20,8)° (коррекция 20,5%), лордоза – (45,4 ± 12,7)° (коррекция 16,9%) (p < 0,05). В конце срока наблюдения величина основной сколиотической дуги составила (56,5 ± 18,5)°, противоискривления – (32,4 ± 18,4)°, кифоза – (41,8 ± 21,0)°, лордоза – (48,2 ± 11,7)° (p < 0,05). При использовании инструментария VEPTR отмечено увеличение отношения пространств доступных для легких в сравнении с исходным – (84,5 ± 8,7), послеоперационным – (94,8 ± 6,7) и значением в конце срока наблюдения – (98,6 ± 5,4) (p < 0,05). У 11 пациентов отмечена нестабильность захватов инструментария, 1 случай нагноения. Во II группе средняя величина основной сколиотической дуги перед началом лечения составляла (87,6 ± 6,6)°, противоискривления – (47,8 ± 4,6)°, грудного кифоза – (61,4 ± 10,4)°, поясничного лордоза – (61,8 ± 4,9)°. Величина основной сколиотической дуги после операции составляла (50,6 ± 5,3)° (коррекция 42,3%), противоискривления – (24,1 ± 2,9)° (коррекция 49,6%), кифоза – (38,8 ± 7,7)° (коррекция 36,8%), лордоза – (47,5 ± 4,1)° (коррекция 23,2%) (p < 0,05). В конце срока наблюдения величина основной сколиотической дуги составила (66,1 ± 6,3)°, противоискривления – (37,0 ± 5,4)°, кифоза – (59,4 ± 11,2)°, лордоза – (64,5 ± 4,5)° (p < 0,05). У 23 пациентов отмечена нестабильность захватов инструментария, 1 случай нагноения. Неврологических осложнений не отмечено.Вывод. При хирургическом лечении инфантильных и ювенильных сколиозов методом выбора являются этапные коррекции с использованием различного инструментария

Phenomenological description of the microwave surface impedance and complex conductivity of high-TcT_c single crystals

Measurements of the microwave surface impedance $Z_s(T)=R_s(T)+iX_s(T)$ and of the complex conductivity $\sigma_s(T)$ of high-quality, high-$T_c$ single crystals of YBCO, BSCCO, TBCCO, and TBCO are analyzed. Experimental data of $Z_s(T)$ and $\sigma_s(T)$ are compared with calculations based on a modified two-fluid model which includes temperature-dependent quasiparticle scattering and a unique temperature variation of the density of superconducting carriers. We elucidate agreement as well as disagreement of our analysis with the salient features of the experimental data. Existing microscopic models are reviewed which are based on unconventional symmetry types of the order parameter and on novel mechanisms of quasiparticle relaxation.Comment: 15 pages, 17 figures, 1 tabl

Nitric Oxide Releasing Materials Triggered by Near-Infrared Excitation Through Tissue Filters

Novel materials for the phototherapeutic release of the bioregulator nitric oxide (nitrogen monoxide) are described. Also reported is a method for scanning these materials with a focused NIR beam to induce photouncaging while minimizing damage from local heating. The new materials consist of poly(dimethylsiloxane) composites with near-infrared-to-visible upconverting nanoparticles (UCNPs) that are cast into a biocompatible polymer disk (PD). These PDs are then impregnated with the photochemical nitric oxide precursor Roussin's black salt (RBS) to give UCNP_RBS_PD devices that generate NO when irradiated with 980 nm light. When the UCNP_RBS_PD composites were irradiated with NIR light through filters composed of porcine tissue, physiologically relevant NO concentrations were released, thus demonstrating the potential of such devices for minimally invasive phototherapeutic applications

Розрахункова умова міцності клеєної деревини при осьових напруженнях розтягу і складному напруженому стані

A design condition for the strength of glued wood under axial tensile loads and the simultaneous action of tangential and tensile stresses across the fibers is proposed. The analysis and clarification of the condition for the strength of glued wood in a complex stress state with allowance for the influence of the level of initial stresses are made.Предложена расчетная условие прочности клееной древесины при осевых нагрузках растяжения и одновременном действии касательных и напряжений растяжения поперек волокон. Сделан анализ и уточнение условия прочности клееной древесины при сложном напряженном состоянии с учетом влияния уровня начальных напряжений.Запропоновано розрахункову умову міцності клеєної деревини при осьових напруженнях розтягу і одночасній дії дотичних та напружень розтягу впоперек волокон. Зроблено аналіз та уточнення умови міцності клеєної деревини при складному напруженому стані з врахуванням впливу рівня початкових напружень