Examensarbeten för kandidatexamen
Länka till denna samling:
Browse
Senast publicerade
Visar 1 - 5 av 99
- PostMekaniska och aktiva egenskaper hos strukturer av nanokristallin cellulosa(2023) Barnå, Gustav; Benjaminsson, John; Clark, Malte; Lundström, William; Preinitz G¨ardinge, Viktor; Young, Alexander; Chalmers tekniska högskola / Institutionen för kemi och kemiteknik; Chalmers University of Technology / Department of Chemistry and Chemical Engineering; Martinelli, Anna; Westman, GunnarNanotechnology is a field of science involving the manipulation of structures smaller than 100 nanometers, often involving singular molecules or atoms. At this scale, unique material properties that enable new and interesting applications appear. Nanocellulose is a nanomaterial with promising future prospects in this area of research, mainly because of its renewable and biocompatible properties. Furthermore, it is very suitable for chemical modification as the large amount of hydroxyl and sulfate groups easily allow for substitution reactions, in addition to coordination with cations. One purpose of this study was to investigate the possibility of chemically modifying nanocellulose such that it reversibly changes its physical structure when exposed to an external stimuli. More specifically, the possibility of achieving it trough a mechanism known as piezoelectricity, where a material contorts or vibrates as a current or voltage is applied to it, or vice versa, was investigated. Another purpose was to determine the effect of different factors in the manufacturing process on the resulting structure and material properties of nanocellulose-based aerogels. Lastly, gaining insight into how molecular interactions between cellulose crystallites affect observed macroscopic phenomena was a key focus of the study. A major challenge with producing films and aerogels that can bend and compress, respectively, from a renewable and natural source such as cellulose, is its fragility and stiffness. This problem emphasizes the importance of chemical modification and its ability to alter the structure of nanocellulose on a molecular scale, such that it obtains the desired properties. Research on which additives successfully increase the flexibility and piezoelectric properties of nanocellulose is therefore a central part of this review. In order to accomplish this, the task was divided into three main steps. Firstly, manufacturing nanocrystalline cellulose by hydrolysis of microcrystalline cellulose (MCC) with sulfuric acid, followed by producing nanocellulose-based films and aerogels. Secondly, identifying chemical additives or modifications of the cellulose crystallites that provide the durability necessary to repeatedly change the macroscopic structure without fracturing. Additionally, inducing piezoelectric qualities in films by a similar methodology. Thirdly, a quantitative comparison of the mechanical and electrical properties of films and aerogels that passed the initial trials. Consequently, the effects of the chemical modifications and other factors was determined. Triethanolamine proved to be especially successful as a plasticizing additive for the films, providing the greatest increase in flexibility and durability. Moreover, including azetidinium salts in the manufacturing of films resulted in the emergence of stronger piezoeletric effects compared to alternatives, such as triethanolamine and tartaric acid. Aerogels frozen in carbon dioxide ice baths crystallize into a more uniform directional structure, characterized by a distinct horizontal surface layer and vertical fibers throughout, in comparison to their counterparts produced by freezing at -80 °C followed by freeze-drying. Furthermore, this resulted in a more reflective and lustrous surface with better rebound and less structural damage when compressed. In conclusion, modifying nanocellulose films with triethanolamine and azetidinium salts provided the desired mechanical and electrical properties respectively. Moreover, including PVA as an additive followed by freeze drying in carbon dioxide ice baths resulted in more structured, durable and flexible aerogels.
- PostKarakterisering av luftf¨ororeningars innehåll. En studie om luftburna partiklar och vad de består av.(2023) Hallin, Kajsa; Jansson, Gustav; Libander, Hanna; Rydbergh, Robin; Svärd, Linnéa; Zarowiecki, Martina; Chalmers tekniska högskola / Institutionen för kemi och kemiteknik; Chalmers University of Technology / Department of Chemistry and Chemical Engineering; Markovic, Nikola; Malmberg, Per; SjöblomSjukdomar orsakade av luftföroreningar är idag en av de största hoten mot vår hälsa och orsakar att miljontals människor varje år dör i förtid. Orsaken till luftföroreningar är huvudsakligen förbränning av fossila bränslen och biomassa, samt föroreningar orsakade av trafik. Syftet med denna undersökning var att identifiera vilka partikelstorlekar som släpps ut i avgaser från dieselmotorer, slitage av bilbromsar samt förbränning av ved. Utöver detta undersöktes även källornas metallinnehåll f¨or att se vilken hälsofara partiklarna utgör. Undersökningen genomfördes i tre delar: en litteraturstudie kring luftburna partiklars och metallers hälsofara, insamling av partiklar samt analys av dessa. Insamlingen av partiklar gjordes med hjälp av en ELPI+, som delade upp partiklarna i olika storleksintervall. Dieselpartiklarna insamlades från en dieselmotor från Volvo av modell D13 utan katalysator i en testcell. Bromspartiklarna insamlades från en elbil i en fordonstestrig och partikelinsamlingen för ved utfördes vid en grill på en allmän grillplats. Partiklarna från samtliga källor undersöktes sedan med analysinstrumentet ToF-SIMS, varpå datan analyserades med analysprogrammet SIMCA. Därefter utfördes Kruskal-Wallis envägs variansanalys-test. Resultatet visade att de olika källorna skilde sig åt i både storleksf¨ordelning och innehåll. Bland källorna uppvisades det att partiklarna från dieselmotorn generellt hade en större diameter i jämförelse med de andra två partielkällorna där vedpartiklarna generellt hade mindre diameter. Vid analys av samtliga prover identifierades närvaron av metallerna: litium, magnesium, kalcium, järn, krom och koppar. Utifrån dessa metaller upptäcktes en lägre andel detekterade joner bland vedproverna i jämförelse med övriga insamlingskällor. Det kunde även utläsas att partiklar med högre molmassor främst återfanns hos vedpartiklarna och att partiklarnas storlek påverkar dess sammansättning. Informationen från vald analysmetodik var begränsad i avseende på kvantifieringsförmåga av metallinnehållet. Mängden metaller i partiklarna hade varit en betydande del i att bättre förstå hälsoeffekterna av dessa luftburna föroreningar. Fortsatta studier behövs för att vidare undersöka vilka ytterligare ämnen dessa partiklar innehåller och i vilken mängd de kan anträffas samt dess potentiella hälsopåverkan.
- PostKaraktärisering och modellering av frisättning från mikrokapslar med morfologierna mikrosfär och core-shell(2023) Berglund Hiltunen, Clara; Müller, Sebastian; Naseri, Aqila; Oldin, Philip; Thorén, Axel; Watioui, Ahmed; Chalmers tekniska högskola / Institutionen för kemi och kemiteknik; Chalmers University of Technology / Department of Chemistry and Chemical Engineering; Markovic, Nikola; Andersson Trojer, Markus; Eriksson, Viktor; Evenär, LarsOönskad tillväxt av mikroorganismer på exempelvis husfasader och båtskrov är ett problem som vanligen bekämpas genom tillsats av antimikrobiella substanser. Fri dispergering av dessa ämnen i produkter kan dock medföra en snabbare frisättning av substanserna än önskat. Konsekvensen blir att ett överskott av, ofta miljöfarliga, substanser frigörs samt att den antimikrobiella effekten blir kortvarig. För att åstadkomma en långsammare och mer kontrollerad frisättning kan så kallade mikrokapslar utnyttjas. Mikrokapslar är mikrometerstora partiklar i vilka de antimikrobiella substanserna inkapslas. Syftet med projektet är att fördjupa förståelsen för hur diffusionsbaserad frisättning från dessa påverkas av morfologi och hur den kan modelleras från experimentell data. I projektet undersöktes frisättning av modellsubstanser från mikrokapslar av morfologierna mikrosfär och core-shell. Mikrosfärerna bestod av poly(mjölksyra-co-glykolsyra) (PLGA) och core-shell-kapslarna av PLGA och n-hexadekan. Använda modellsubstanser var pyren, 2,7-di-tert-butylpyren och 9,10-bis[(triisopropylsilyl)etynyl]antracen (TIPS-antracen), vilka ökar i hydrofobicitet och molekylstorlek i angiven ordning. Frisättningsstudierna utfördes genom att mikrokapslarna formulerades och sedan dispergerades i ett vattenbaserat frisättningsmedium, varpå den frisatta fraktionen modellsubstans mättes över tid. Till experimentellt erhållen storleksfördelning och frisättningsdata anpassades frisättningsmodeller baserade på den analytiskt matematiska lösningen för diffusion från en sfär. För core-shell beräknades också frisättningsprofiler genom numerisk modellsimulering. Resultatet visade att den slutliga frisatta fraktionen minskar med modellsubstansernas ökande molekylstorlek och hydrofobictet. Frisättningen följde diffusionsekvationen väl för samtliga mätningar på mikrosfärer. Med pyren som modellsubstans anpassades modellen väl även för core-shell, medan avvikelser observerades med övriga modellsubstanser. De numeriska lösningarna baserade på modellsimulering avvek från experimentell data. Slutligen anses fortsatta studier med TIPS-antracen nödvändiga till följd av avvikande resultat, främst för core-shell-studierna. En möjlig orsak är att ett annorlunda frisättningsmedium användes för TIPS-antracen.
- PostKaraktärisering och modellering av frisättning från mikrokapslar med morfologierna mikrosfär och core-shell(2023) Berglund Hiltunen, Clara; Müller, Sebastian; Naseri, Aqila; Oldin, Philip; Thorén, Axel; Watioui, Ahmed; Chalmers tekniska högskola / Institutionen för kemi och kemiteknik; Chalmers University of Technology / Department of Chemistry and Chemical Engineering; Markovic, Nikola; Evenäs, LarsOönskad tillväxt av mikroorganismer på exempelvis husfasader och båtskrov är ett problem som vanligen bekämpas genom tillsats av antimikrobiella substanser. Fri dispergering av dessa ämnen i produkter kan dock medföra en snabbare frisättning av substanserna än önskat. Konsekvensen blir att ett överskott av, ofta miljöfarliga, substanser frigörs samt att den antimikrobiella effekten blir kortvarig. För att åstadkomma en långsammare och mer kontrollerad frisättning kan så kallade mikrokapslar utnyttjas. Mikrokapslar är mikrometerstora partiklar i vilka de antimikrobiella substanserna inkapslas. Syftet med projektet är att fördjupa förståelsen för hur diffusionsbaserad frisättning från dessa påverkas av morfologi och hur den kan modelleras från experimentell data. I projektet undersöktes frisättning av modellsubstanser från mikrokapslar av morfologierna mikrosfär och core-shell. Mikrosfärerna bestod av poly(mjölksyra-co-glykolsyra) (PLGA) och core-shell-kapslarna av PLGA och n-hexadekan. Använda modellsubstanser var pyren, 2,7-di-tert-butylpyren och 9,10-bis[(triisopropylsilyl)etynyl]antracen (TIPS-antracen), vilka ökar i hydrofobicitet och molekylstorlek i angiven ordning. Frisättningsstudierna utfördes genom att mikrokapslarna formulerades och sedan dispergerades i ett vattenbaserat frisättningsmedium, varpå den frisatta fraktionen modellsubstans mättes över tid. Till experimentellt erhållen storleksfördelning och frisättningsdata anpassades frisättningsmodeller baserade på den analytiskt matematiska lösningen för diffusion från en sfär. För core-shell beräknades också frisättningsprofiler genom numerisk modellsimulering. Resultatet visade att den slutliga frisatta fraktionen minskar med modellsubstansernas ökande molekylstorlek och hydrofobictet. Frisättningen följde diffusionsekvationen väl för samtliga mätningar på mikrosfärer. Med pyren som modellsubstans anpassades modellen väl även för core-shell, medan avvikelser observerades med övriga modellsubstanser. De numeriska lösningarna baserade på modellsimulering avvek från experimentell data. Slutligen anses fortsatta studier med TIPS-antracen nödvändiga till följd av avvikande resultat, främst för core-shell-studierna. En möjlig orsak är att ett annorlunda frisättningsmedium användes för TIPS-antracen.
- PostMethod development for measuring oil and grease resistance of coated paper- and board materials(2022) Hassanzada, Sara; Chalmers tekniska högskola / Institutionen för kemi och kemiteknik; Nypelö, Tiina; Sjöstrand, Sofie; Bragd, PetterDispersion coating is an application technology that provides barrier properties for paper and board materials. The function of barriers in food packaging is to block or reduce water, gas or oil flow throughout the package. Within the pulp and paper industry, there are several methods for measuring the effectiveness of barriers against oil and grease. Often, these methods use test reagents that do not correspond to oils used in food. A common method is KIT-test which is adequate for papers treated with fluorochemicals (FC). Due to their adverse health effect, these paper products are being replaced by FC-free products. This leads to increasing demand for replacing the KIT-test with methods suitable for grease-resistant coating without fluorochemicals. The purpose of this thesis is to implement ASTM- F119 for measuring the effectiveness of dispersion coated barriers against penetration of cooking oils. Another objective was to optimize ASTM- F119 by investigating the effect of different parameters such as temperature, amount of oil reagent and pressure. The result was compared with the reference methods, KIT-test and oleic acid test. The oil reagents were vegetable oils, such as olive oil, coconut oil, rapeseed oil, and animal fat such as butter. The penetration time was based on a subjective visual evaluation. The result shows that KIT-test can still be used to compare barriers, but there is a lack of information about how long it takes for a cooking oil reagent to go through the barriers. Therefore, ASTM F- 119 is more adequate for comparing barriers and estimating oil penetration times. The modified ASTM- F119 method shows good potential for evaluating grease resistance of different barriers using oils that correspond closely to the true food package contents and, are hence, realistic test oils.