Influence of a plasma jet on the hydrodynamics of a helium jet

In this paper, we present a study of the influence of non-equilibrium microplasma jets (“plasma bullets”) on the hydrodynamics of a helium jet operating in open air. The helium jet is produced by a flow of helium through a hollow, cylindrical microdischarge configuration. A plasma jet, triggered by the microdischarge, can propogate in the laminar zone of the helium jet which extends some distance from the exit plane of the microdischarge. We used Schlieren photography to visualize the point of transition from laminar to turbulent regime of the helium jet and the change in the transition point due to the plasma jet for different operating conditions

Comportamiento celular en andamios fabricados por rapid prototyping para la ingeniería tisular ósea

La fabricación de nuevos andamios biodegradables capaces de guiar y estimular la regeneración ósea es un objetivo de gran importancia en la ingeniería de los tejidos. En este sentido, se han desarrollado innovadoras técnicas de conformación como el rapid prototyping para fabricar andamios con geometría y porosidad controlada adaptable según las propiedades del tejido a regenerar. El objetivo de este proyecto es de estudiar el comportamiento celular en andamios poliméricos de ácido poliláctico/polietilenglicol (PLA/PEG en las proporciones 95/5) y compuestos de PLA/PEG con adición de 50% en peso de vidrio de fosfato de calcio (G5) fabricados mediante la técnica de ”rapid protoyping”. El proyecto se puede dividir en dos partes principalmente. Primero se fabricaron los andamios usando la técnica de rapid prototyping, permitiendo así la obtención de complejas estructuras 3D de manera repetitiva y precisa. Y en una segunda parte se estudió la respuesta celular a los andamios desarrollados. Para esto se usaron células mesenquimales de rata y se evaluó la adhesión y proliferación celular, así como la expresión de marcadores de diferenciación osteogénica. Se ha demostrado gracias a las imágenes de inmunofluorescencia que la adhesión de las células en los andamios era favorecida por la adición de vidrio G5 tal como la homogeneidad de la distribución de estas en toda la estructura. Se muestro además que las células tenían a expandirse en los andamios de PLA/G5, mientras se quedan contraídas en la mezcla polimérica, sugiriendo una afinidad de estas por el vidrio. Los dos materiales permiten la proliferación celular según el ensayo realizado con Alamar Blue, pero no se observaron diferencias estadísticamente significativas entre ambos materiales, y pareciera que las ventajas del vidrio de fosfato de calcio sean más visibles durante los primeros días de cultivo. No obstante, se vieron más células en el material compuesto hasta los 3 días corroborando las observaciones hechas gracias a la microscopia de fluorescencia. Finalmente, el ensayo de diferenciación mediante la determinación de fosfatasa alcalina comprobó la especialización de las células en osteoblastos. No se observaron diferencias estadísticamente significativas con la adición del vidrio G5

Elaboration et caractérisations de couches minces de magnétite pour des applications microbolométriques

Des couches minces à base de magnétite sont élaborées afin d'être intégrées comme matériau thermistor dans des microbolomètres pour la détection de rayonnements infrarouges. La pulvérisation par faisceau d'ions (ou IBS) d'une cible de fer pur, en présence d'oxygène, permet d'élaborer des couches minces de 100 nm à base de fer, de wustite, de magnétite ou d'hématite selon la quantité d'oxygène introduite dans l'enceinte de dépôt. Ces dépôts présentent une microstructure colonnaire avec des diamètres de grains compris entre 10 et 20 nm. Ces couches mêlant des grains de tailles nanométriques de magnétite semiconductrice et d'hématite isolante présentent des propriétés de thermistor optimisées. En effet, l'hématite accroît la dépendance de la résistance à la température, alors que la conductivité de la magnétite et la microstructure permettraient de maîtriser le niveau de bruits électroniques. Ces paramètres affectent la sensibilité des microbolomètres aux variations de température de la scène.Magnetite based thin films are synthesized to be integrated as thermistor of microbolometer in uncooled infrared detector. Ion beam sputtering (IBS) of pure iron target under oxygen allows to elaborate iron, wustite, magnetite or hematite based thin films (~100 nm) varying the supply rate of oxygen in the chamber. These deposits have columnar microstructure with grain sizes in between 10 and 20 nm. These thin films with nanometric grains of semiconductor (magnetite) and insulator (hematite) have optimized properties of thermistor. Insulating hematite enhance thermal dependence of resistivity while conductivity of magnetite and microstructure will restrain level of electronic noises. These parameters affect sensitivity of microbolometers to thermal variation of scene

Electrical conductivity and Raman imaging of double wall carbon nanotubes in a polymer matrix

Raman spectroscopy is used to access the dispersion state of DWNTs in a PEEK polymer matrix. The interaction of the outer tube with the matrix can be determined from the line shape of the Raman G band. This allows us to distinguish regions where the nanotubes are well dispersed and regions where the nanotubes are agglomerated. The percolation threshold of the electrical conductivity of the double wall carbon nanotubes (DWNTs)/PEEK nanocomposites is found to be at 0.2–0.3 wt.%. We find a maximum electrical conductivity of 3 x 10-2 S/cm at 2 wt.% loading. We detect nanotube weight concentrations as low as 0.16 wt.% by Raman spectroscopy using a yellow excitation wavelength. We compare the Raman images with transmission electron microscopy images and electrical conductivity measurements. A statistical method is used to find a quantitative measure of the DWNTs dispersion in the polymer matrix from the Raman images

Evidence of the influence of plasma jets on a helium flow into open air

Microplasma jets propagating in a helium flow surrounded by open air at ambient temperature have attracted the attention of many researchers for their putative ability to deliver high fluxes of reactive oxygen and nitrogen species to a target situated some centimeters away. This is of particular interest in biomedical applications. In this paper, we use Schlieren images to show that ignition of the plasma jet causes a reduction in the length of the laminar zone of the helium flow

Influence d’un Plasma Initié par Micro-décharge sur un Jet d’Hélium dans l'Air

Les micro-jets de plasma ont attiré l'attention de nombreux chercheurs car ils permettraient d’acheminer des espèces réactives à un endroit désiré. Les micro-jets de plasma («plasma jet», «plasma bullets»…) sont des plasmas hors-équilibre à pression atmosphérique et à température ambiante, générés dans un flux de gaz porteur (généralement de l'hélium) par l’application d’une tension rf ou impulsionnelle. A l’œil nu le micro-jet est continu, mais à chaque pulse un plasma est créé engendrant un front d’ionisation se propageant à ≈105ms-1. Parmi les dispositifs utilisés pour créer les micro-jets, nous nous focaliserons sur une configuration avec une électrode interne creuse d’un diamètre de quelques millimètres, entourée d’un tube diélectrique et traversée par un flux d’hélium (≈10ms-1) qui débouche dans l’air ambiant. On applique sur l’électrode interne une tension impulsionnelle de quelques kV avec un temps de montée de 200 ns et une fréquence de répétition de quelques dizaines de kHz. On crée alors un plasma à l’intérieur du diélectrique, qui se propage dans l’air environnant, guidé par le canal d’hélium (car l’hélium est plus facilement ionisable que l’air surtout à faible champ réduit). Un des facteurs limitant la distance de propagation du plasma est la diminution progressive de la concentration en hélium du canal du fait de la diffusion de l’air ambiant dans celui-ci. Nous avons utilisé la strioscopie, qui est une méthode non intrusive, pour visualiser l’écoulement de l’hélium dans l’air. Cette méthode ne donne essentiellement que des informations qualitatives et ne permet pas d’accéder au champ de concentration. Nous avons donc mesuré la longueur de la partie laminaire du canal d'hélium. Nous avons d'abord fait des mesures sans plasma, en faisant varier le débit et la géométrie de la micro-décharge. Puis nous avons allumé le plasma pour regarder son influence sur le canal d’hélium en fonction de la tension et de la fréquence de répétition des pulses. Nos résultats montrent que, dans le cas sans plasma, la géométrie exacte de la micro-décharge a une influence sur l’hydrodynamique. Lorsqu’on allume le plasma la partie laminaire est raccourcie dans les conditions que nous avons étudiées. L'influence du plasma sur la longueur de la partie laminaire est d’autant plus importante que le débit est faible et que la tension appliquée pour générer le plasma est grande. Dans les études sur le contrôle des écoulements par plasma (utilisant une décharge à barrière diélectrique pour générer une décharge sur une surface dans l'air), on sait que le vent ionique généré par la décharge donne au gaz une vitesse parallèle à la surface qui peut favoriser la transition vers la turbulence. Le vent ionique généré par le plasma dans la micro-décharge et dans le jet de plasma lui-même pourrait avoir des conséquences similaires sur la transition du jet de l'hélium. Des études sont en cours pour quantifier cet effet dans nos conditions

Effect of spray cooling on heat transfer in a two-phase helium flow

International audienceIn this paper, we describe an experimental study of the phenomenon of spray cooling in the case of liquid helium, either normal or superfluid, and its relationship to the heat transfer between an atomized diphasic flow contained in a long pipe, and the pipe walls. This situation is discussed in the context of the cooling of the superconducting magnets of the Large Hadron Collider (LHC). Experiments were conducted in a test loop reproducing the LHC cooling system, in which the vapor velocity and temperature could be varied in a large range. Shear induced atomization results in the generation of a droplet mist which was characterized by optical means. The thin liquid film deposited on the walls by the mist was measured using interdigitated capacitors. The cooling power of the mist was measured using thermal probes, and correlated to the local mist density. Analysis of the results shows that superfluidity has only a limited influence on both the film thickness and the mist cooling power. Using a simple model, we show that the phenomenon of spray cooling accounts for the measured non linearity of the global heat transfer. Finally, we discuss the relevance of our results for cooling the final focus magnets (inner triplets) in an upgraded version of the LHC

Lithium conducting solid electrolyte Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 obtained via solution chemistry

NaSICON-type lithium conductor Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 (LATP) is synthesized with controlled grain size and composition using solution chemistry. After thermal treatment at 850 C, sub-micronic crystallized powders with high purity are obtained. They are converted into ceramic through Spark Plasma Sintering at 850–1000 C. By varying the processing parameters, pellet with conductivities up to 1.6 * 10−4 S/cm with density of 97% of the theoretical density have been obtained. XRD, FEG-SEM, ac-impedance and Vickers indentation were used to characterize the products. The influence of sintering parameters on pellet composition, microstructure and conductivity is discussed in addition to the analysis of the mechanical behavior of the grains interfaces

Discontinuous Tangential Stress in Double Wall Carbon Nanotubes

We have examined the stability of double wall carbon nanotubes under hydrostatic pressures up to 10 GPa. The tangential optical phonon mode observed by inelastic light scattering is sensitive to the inplane stress and splits into a contribution associated with the external and internal tube. While the pressure coefficient from the external tube is the same as in single wall carbon nanotubes, the pressure coefficient from the internal tube is found to be 45% smaller. The phonon band from the external tube broadens considerably with applied pressure in contrast with the phonon band of the internal tube which stays constant. These pressure dependent phonon shifts of the external and internal tubes and the contrasting phonon line broadening are explained by the elastic continuum shell model which takes into account both the continuous radial and discontinuous tangential stress component

Spectroscopic detection of carbon nanotube interaction with amphiphilic molecules in epoxy resin composites

Incorporation of carbon nanotubes into epoxy resin composites has the effect of increasing electrical conductivity at low percolation levels. An amphiphilic molecule such as palmitic acid has been used to increase the surface contact area and improve the dispersion of the carbon nanotube bundles in the prepolymer. The chemical environment of the dispersed nanotubes has been probed using vibrational Raman spectroscopy. Spectroscopic Raman maps, on sample surfaces (60x60 µm2) with ratios of nanotubes to palmitic acid varying from 1:2 to 2:1 by weight, have been recorded to test the uniformity of the dispersion. Substantial spatial inhomogeneities have been observed in the G-band shift and an additional spectral band at 1450 cm-1. The 1450 cm-1 band has been attributed to the CH3 group of the amphiphilic molecules adsorbed onto the nanotube surface. The maps are correlated with the measured electrical conductivity values. The highest conductivity has been observed for the best dispersed nanotubes and nanotubes with the highest degree of interaction