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2024 | OriginalPaper | Buchkapitel

Finding “Trigger Sites” of Reactions Among Heterogeneous Materials from X-ray Microscopic Big Data Using Persistent Homology

verfasst von : Masao Kimura, Ippei Obayashi, Daiki Kido, Yasuhiro Niwa, Xichan Gao, Kazuto Akagi

Erschienen in: TMS 2024 153rd Annual Meeting & Exhibition Supplemental Proceedings

Verlag: Springer Nature Switzerland

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Abstract

Material properties are typically determined by specific features such as the heterogeneity (or “trigger sites”) of phases and chemical states. Trigger sites have been investigated in systems such as structural materials and batteries by using multiscale X-ray microscopy (XRM). However, identifying trigger sites manually or via computers has been challenging because the data involved are large and multidimensional. In this study, we developed a new approach to determine trigger sites on the basis of shapes of heterogeneity in XRM data by using persistent homology (PH) analysis. Our results revealed the following two aspects: (1) the trigger sites for the heterogeneous reduction of iron ore sinters, the complex of Ca–Fe–O oxides, and pores; and (2) the crack initiation sites at the nanoscale in carbon-fiber-reinforced plastics (CFRPs) under load. We could “non-empirically” identify trigger sites from the big data obtained by XRM. This approach can be applied to identify trigger sites in various materials.

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Literatur
6.
Zurück zum Zitat Potter K (2017) ‘But how can we make something useful out of black string?’ the development of carbon fibre composites manufacturing (1965–2015). In: Beaumont PWR, Soutis C, Hodzic A (eds) The structural integrity of carbon fiber composites: fifty years of progress and achievement of the science, development, and applications 2017. Springer International Publishing, Cham, pp 29–57CrossRef Potter K (2017) ‘But how can we make something useful out of black string?’ the development of carbon fibre composites manufacturing (1965–2015). In: Beaumont PWR, Soutis C, Hodzic A (eds) The structural integrity of carbon fiber composites: fifty years of progress and achievement of the science, development, and applications 2017. Springer International Publishing, Cham, pp 29–57CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Gao S, Kido D, Akagi K, Kimura M (2023) (in preparation) Gao S, Kido D, Akagi K, Kimura M (2023) (in preparation)
Metadaten
Titel
Finding “Trigger Sites” of Reactions Among Heterogeneous Materials from X-ray Microscopic Big Data Using Persistent Homology
verfasst von
Masao Kimura
Ippei Obayashi
Daiki Kido
Yasuhiro Niwa
Xichan Gao
Kazuto Akagi
Copyright-Jahr
2024
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-031-50349-8_67

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