Hydrothermal methods have been successfully applied to the synthesis of lithium iron phosphates. Li3Fe2(PO4)3 was synthesized by heating at 700°C LiFePO4(OH), formed hydrothermally in an oxidizing environment. Crystalline LiFePO4 was formed in a direct hydrothermal reaction in just a few hours, and no impurities were detected. This result leads to the possibility of an easy scale-up to a commercial process. The samples were characterized by X-ray diffraction, thermogravimetric analysis and scanning electron microscopy. Both phosphates were tested as the cathode in lithium batteries and showed results comparable to those formed by conventional high-temperature synthesis.

There has been a trend in recent years to develop polyetheretherketone (PEEK)-based medical devices due to the excellent cell biocompatibility and desirable mechanical properties of PEEK, which has elastic modulus comparable to cortical bone. Different manufacturing techniques such as injection moulding, particulate leaching, compression moulding, and selective laser sintering (SLS) have been used to produce porous PEEK for biomedical applications. Despite a large number of publications on extrusion-based additive manufacturing (AM) of porous structures using various materials, there have been very few general reports on extrusion AM of low quality small PEEK parts without defects such as warpage and delamination and no further assessment of mechanical properties. Successful low-cost 3D printing of PEEK structures using filament-based extrusion AM process is reported in this paper for the first time. Hot extrusion head design, extrusion temperature, and ambient temperature were identified as important factors need to be taken into consideration for printing PEEK structures without warpage, delamination, and polymer degradation. Compression and tensile tests were conducted to investigate mechanical properties of these new 3D printed PEEK structures. The air gap between infill pattern and entrapped micro-bubbles inside filaments were identified as the main source of mechanical properties reduction. In addition, three-point flexural test was performed on the 3D printed PEEK and compared with flexural specimens printed using other AM materials and techniques.

Metal additive manufacturing, despite of offering unique capabilities e.g. unlimited design freedom, short manufacturing time, etc., suffers from raft of intrinsic defects. Porosity is of the defects which can badly deteriorate a part’s performance. In this respect, enabling one to observe and predict the porosity during this process is of high importance. To this end, in this work a combined numerical and experimental approach has been used to analyze the formation, evolution and disappearance of keyhole and keyhole-induced porosities along with their initiating mechanisms, during single track L-PBF of a Ti6Al4V alloy. In this respect, a high-fidelity numerical model based on the Finite Volume Method (FVM) and accomplished in the commercial software Flow-3D is developed. The model accounts for the major physics taking place during the laser-scanning step of the L-PBF process. To better simulate the actual laser-material interaction, multiple reflection with the ray-tracing method has been implemented along with the Fresnel absorption function. The results show that during the keyhole regime, the heating rises dramatically compared to the shallow-depth melt pool regime due to the large entrapment of laser rays in the keyhole cavities. Also a detailed parametric study is performed to investigate the effect of input power on thermal absorptivity, heat transfer and melt pool anatomy. Furthermore, an X-ray Computed Tomography (X-CT) analysis is carried out to visualize the pores formed during the L-PBF process. It is shown, that the predicted shape, size and depth of the pores are in very good agreement with those found by either X-CT or optical and 3D digital microscopic images.

Functional graded cellular materials (FGCMs) have attracted increasing attentions for their improved properties when compared to uniform cellular structures. In this work, graded Gyroid cellular structures (GCSs) with varying gradient directions were designed and manufactured via selective laser melting (SLM). As a reference, uniform structures were also manufactured. The surface morphology and mechanical response of these structures under compressive loads were investigated. Results indicate high manufacturability and repeatability of GCSs manufactured by SLM. Optimized density distribution gives these structures novel deformation and mechanical properties. GCSs with density gradient perpendicular to the loading direction exhibit deformation behaviours similar to uniform ones, while GCSs with the gradient parallel to the loading direction exhibit layer-by-layer deformation and collapse behaviour. A novel phenomenon of sub-layer collapses is found in GCSs with gradient parallel to the loading direction. Furthermore, mathematical models were developed to predict and customize the mechanical properties of graded cellular structures by optimizing the relative density of each layer. These significant findings illustrate that graded cellular structures have high application prospect in various industries, particularly given the fact that additive manufacturing has been an enabler of cellular structure fabrication.

Three-dimensional printing of cell-laden hydrogels has evolved as a promising approach on the route to patient-specific or complex tissue-engineered constructs. However, it is still challenging to print structures with both, high shape fidelity and cell vitality. Herein, we used a synthetic nanosilicate clay, called Laponite, to build up scaffolds utilising the extrusion-based method 3D plotting. By blending with alginate and methylcellulose, a bioink was developed which allowed easy extrusion, achieving scaffolds with high printing fidelity. Following extrusion, approximately 70%-75% of printed immortalised human mesenchymal stem cells survived and cell viability was maintained over 21 days within the plotted constructs. Mechanical properties of scaffolds comprised of the composite bioink decreased over time when stored under cell culture conditions. Nevertheless, shape of the plotted constructs was preserved even over longer cultivation periods. Laponite is known for its favourable drug delivery properties. Two model proteins, bovine serum albumin and vascular endothelial growth factor were loaded into the bioink. We demonstrate that the release of both growth factors significantly changed to a more sustained profile by inclusion of Laponite in comparison to an alginate-methylcellulose blend in the absence of Laponite. In summary, addition of a synthetic clay, Laponite, improved printability, increased shape fidelity and was beneficial for controlled release of biologically active agents such as growth factors.

Sustainable Development Goal (SDGs) 4 emphasizes inclusive education as one of the key objectives of experimenting with equity in education. The current convergence between education and developing technologies has led to the widespread use of artificial intelligence (AI) as a pedagogical tool in education. However, there is a lack of research on the relationship between inclusive education and artificial intelligence (AI) as part of the educational field. Therefore the main purpose of this paper is to explore how artificial intelligence (AI) can help to realize inclusive education. Through literature analysis, it is shown that artificial intelligence (AI) can increase students' accessibility, allow more and more disabled students to participate in the classroom, and artificial intelligence (AI) assistive technology can meet the different needs of disabled students. In addition, artificial intelligence (AI) can personalize learning for students with disabilities, improving their grades and performance. But further development of more comprehensive technologies and training of teachers is still needed in the future. Overall, artificial intelligence (AI) has played a positive role in achieving inclusive education.