TY - CONF A1 - Lange, Thorid A1 - Hidde, Gundula A1 - Beck, Uwe A1 - Naumann, F. A1 - Kärkkänen, I. A1 - Gargouri, H. T1 - Nanoskalige Haftvermittler zur Erhöhung der Haft- bzw. Klebfestigkeit unter Verwendung von ALD-Hybridprozessen N2 - Ziel des Projektes HARFE (Haftfestigkeit Reproduzierbarkeit Festigkeit) war es, eine Er-höhung der Haft- bzw. Klebfestigkeit auf Niedrigenergie-Polymeren (PE, PP, PTFE) zu erreichen. SENTECH realisierte dazu plasmachemische Oberflächenaktivierungen mit O2 und die Abscheidung von Aluminiumoxidschichten (Al2O3) mittels Atomic Layer Deposition (ALD), wobei die Ellipsometrie zum in-situ Monitoring der ALD-Prozesse diente. Die BAM charakterisierte die modifizierten Oberflächen bezüglich der Oberflächenenergie (OFE) und bestimmte die Verbund- bzw. Klebfestigkeit mittels der Zentrifugentechnologie T2 - 14. ThGOT Thementage Grenz- und Oberflächentechnik und 6. Kolloquium Dünne Schichten in der Optik CY - Zeulenroda, Germany DA - 12.03.2019 KW - Haftvermittler KW - ALD-Hybridprozesse KW - Klebfestigkeit KW - Atomic Layer Deposition KW - Al2O3-Schichten KW - Oberflächenenergie PY - 2019 AN - OPUS4-47653 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Chao, Madlen A1 - Büchele, Dominique A1 - Ostermann, Markus T1 - Influence of moisture and grain sizes on the analysis of nutrients in German agricultural soils using DP-LIBS N2 - Over the last few years, there has been a growing interest to apply spectroscopic methods to the agricultural field for better understanding of soil properties and for efficient, sustainable management of arable land. Within the project I4S (intelligence for soil), funded by the BMBF, an integrated system for site-specific soil fertility management is developed, consisting of different sensors like X-Ray fluorescence analysis (XRF), near-infrared spectroscopy (NIR) and laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS). LIBS provides a fast and simultaneous multi-element analysis with little to no sample preparation, which makes it a suitable method for real-time analysis on the field. The quantification of macro and micro nutrients in soils with LIBS is challenging due to matrix effects, different levels of moisture content and varying grain sizes. First studies revealed that the problems with matrix effects can be overcome by using well characterised soils as reference materials and chemometric tools like Partial Least Squares Regression (PLSR) for calibration. The next step was to investigate the influence of moisture and grain sizes on the LIBS signal, which is a big issue when measuring directly on the field. The results showed that the LIBS signal decreases exponentially with increasing moisture content, as most of the laser energy is used for vaporising the water. With moisture contents of 30 % or higher almost no signal can be detected. This decrease is more severe for sandy soils than for clay soils. First tests of different grain size distributions indicate that the variation of the LIBS signal increases with growing amounts of larger grains. This results in a higher standard deviation, because of a poorer reproducibility of the plasma formation and plasma characteristic. With the help of chemometric tools the influence of moisture and grain sizes should be implemented in the calibration model for accurate analysis of nutrient composition in agricultural soils. T2 - BonaRes Statusseminar CY - Leipzig, Germany DA - 19.02.2019 KW - LIBS KW - Soil KW - PCA KW - PLSR KW - Moisture KW - Grain size PY - 2019 AN - OPUS4-47651 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maiwald, Michael T1 - Die Digitalisierung der Prozessindustrie – Voll integrierte und intelligent vernetzte Sensoren und Prozesse für die kontinuierliche Produktion von Chemikalien und Pharmazeutika N2 - Um in einem veränderten Umfeld erfolgreich bestehen zu können, müssen Chemie-unternehmen neue Pfade beschreiten. Dazu gehört insbesondere das Potential digi-taler Technologien. Mit flexiblen, modularen chemischen Vielzweck-Produktionsanlagen lassen sich häufig wechselnde Produkte mit kürzeren Vorlauf- und Stillstandzeiten zwischen den Kampagnen und dennoch hoher Qualität realisie-ren. Intensivierte, kontinuierliche Produktionsanlagen erlauben auch den Umgang mit schwierig zu handhabenden Substanzen. Grundvoraussetzung für solche Konzepte ist eine hochautomatisierte "chemische" Prozesskontrolle zusammen mit Echtzeit-Qualitätskotrolle, die "chemische" Informati-onen über den Prozess bereitstellt. In einem Anwendungsbeispiel wurde eine phar-mazeutische Lithiierungsreaktion aus einer modularen Pilot-Anlage betrachtet und dabei die Vorzüge eines vollautomatischen NMR-Sensors untersucht. Dazu wurde ein kommerziell erhältliches Benchtop-NMR-Spektrometer mit Permanentmagnet auf die industriellen Anforderungen, wie Explosionsschutz, Feldkommunikation und voll-automatischer, robuster Datenauswertung angepasst. Der NMR-Sensor konnte schließlich erfolgreich im vollautomatischen Betrieb nach fortschrittlichen Regelkon-zepten und für die Echtzeitoptimierung der Anlage getestet werden. Die NMR-Spektroskopie erwies sich als hervorragende Online-Methode und konnte zusammen mit einer modularen Datenauswertung sehr flexibel genutzt werden. Die Methode konnte überdies als zuverlässige Referenzmethode zur Kalibrierung konventioneller Online-Analytik eingesetzt werden. Zukünftig werden voll integrierte und intelligent vernetzte "smarte" Sensoren und Pro-zesse eine kontinuierliche Produktion von Chemikalien und Pharmazeutika mit ver-tretbaren Qualitätskosten möglich machen. T2 - ANAKON 2019 CY - Münster, Germany DA - 25.03.2019 KW - Digitalisierung KW - Datenauswertung KW - Digitaler Zwilling KW - Prozessindustrie KW - Prozessanalytik PY - 2019 AN - OPUS4-47650 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fischer, Daniel A1 - Beck, Uwe T1 - Visualisierung von mikro- und nanoskalierten Oberflächenstrukturen mittels abbildender Ellipsometrie N2 - In den letzten Jahren hat die Einbindung der abbildenden Ellipsometrie in die Gruppe der optischen Verfahren zur Oberflächencharakterisierung ein enormes Potential bei der Analyse von topologischen Strukturänderungen gezeigt. Der dabei abgebildete Kon-trast wurde typischerweise auf Änderungen im Brechungsindex, Absorptionseffekte oder Schichtdickenänderungen zurückgeführt. In späteren Studien wurde festgestellt, dass auch andere Faktoren, wie etwa die Krümmung der Oberfläche oder Kanten von Struktu-ren einen signifikanten Einfluss auf die Messung der ellipsometrischen Paramater haben. Um diese Effekte aus der ellipsometrischen Messung extrahieren zu können, wird auf die Analyse der Müller-Matrix zurückgegriffen. In dem hier vorliegenden Beitrag wird gezeigt, wie die Müller-Matrix-Imaging Ellipsomet-rie (MM-IE) zur Charakterisierung von Oberflächenstrukturen verwendet werden kann. Dazu werden mikro- und nanoskaliert gekrümmte Oberflächen zunächst mit verschiede-nen Referenzmethoden, wie Rasterelektronenmikroskopie (SEM), Lichtmikroskopie (OM), Weißlichtinterferenzmikroskopie (WLIM) und Rasterkraftmikroskopie (AFM) vali-diert erfasst. Der anschließende Vergleich mit den Ergebnissen der Müller-Matrix-Ima-ging-Ellipsometrie ermöglicht eine Korrelation der zugrunde liegenden Strukturphäno-mene mit den ellipsometrischen Daten. In diesem Artikel wird das Prinzip an drei industriell relevanten Strukturgruppen demonstriert: Sub-Mikropartikel, Mikropartikel und sub-mikroskalierte Vertiefungen. T2 - 14. ThGOT Thementage Grenz- und Oberflächentechnik und 6. Kolloquium Dünne Schichten in der Optik CY - Zeulenroda, Germany DA - 12.03.2019 KW - Ellipsometrie KW - Nanoskaliert KW - Mikroskaliert KW - Oberflächengeometrie KW - Brechungsindex KW - Müller-Matrix-Ellipsometrie PY - 2019 SN - 978-3-00-062102-4 SP - 1 EP - 5 AN - OPUS4-47646 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fischer, Daniel A1 - Beck, Uwe A1 - Schneider, S. A1 - Duwe, M T1 - Visualisierung von mikro- und nanoskalierten Oberflächenstrukturen mittels abbildender Ellipsometry N2 - In den letzten Jahren hat die Einbindung der abbildenden Ellipsometrie in die Gruppe der optischen Verfahren zur Oberflächencharakterisierung ein enormes Potential bei der Analyse von topologischen Strukturänderungen gezeigt. Der dabei abgebildete Kon-trast wurde typischerweise auf Änderungen im Brechungsindex, Absorptionseffekte oder Schichtdickenänderungen zurückgeführt. In späteren Studien wurde festgestellt, dass auch andere Faktoren, wie etwa die Krümmung der Oberfläche oder Kanten von Struktu-ren einen signifikanten Einfluss auf die Messung der ellipsometrischen Paramater haben. Um diese Effekte aus der ellipsometrischen Messung extrahieren zu können, wird auf die Analyse der Müller-Matrix zurückgegriffen. In dem hier vorliegenden Beitrag wird gezeigt, wie die Müller-Matrix-Imaging Ellipsomet-rie (MM-IE) zur Charakterisierung von Oberflächenstrukturen verwendet werden kann. Dazu werden mikro- und nanoskaliert gekrümmte Oberflächen zunächst mit verschiede-nen Referenzmethoden, wie Rasterelektronenmikroskopie (SEM), Lichtmikroskopie (OM), Weißlichtinterferenzmikroskopie (WLIM) und Rasterkraftmikroskopie (AFM) vali-diert erfasst. Der anschließende Vergleich mit den Ergebnissen der Müller-Matrix-Ima-ging-Ellipsometrie ermöglicht eine Korrelation der zugrunde liegenden Strukturphäno-mene mit den ellipsometrischen Daten. In diesem Artikel wird das Prinzip an drei industriell relevanten Strukturgruppen demonstriert: Sub-Mikropartikel, Mikropartikel und sub-mikroskalierte Vertiefungen. T2 - 14. ThGOT Thementage Grenz- und Oberflächentechnik CY - Zeulenroda, Germany DA - 12.03.2019 KW - Ellipsometrie KW - Nanoskaliert KW - Mikroskaliert KW - Oberflächengeometrie KW - Brechungsindex KW - Müller-Matrix-Ellipsometrie PY - 2019 AN - OPUS4-47645 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Topolniak, Ievgeniia A1 - Hodoroaba, Vasile-Dan A1 - Braun, Ulrike A1 - Pfeifer, Dietmar A1 - Sturm, Heinz T1 - Reinforced UV curable cycloaliphatic epoxy oligosiloxane resin nanocomposite for coating applications N2 - Coating materials are nowadays often required to deliver not only sufficient barrier performance and suited optical appearance but a broad range of other functional properties. The incorporation of inorganic nanoparticles (NPs) is known to improve many key characteristics and provide new functionalities in polymer materials. Presented work aims to prepare and characterize an organic-inorganic coating material designed to bring together advantageous properties of hybrid materials and reinforcement effect delivered from the inorganic NPs embedment. Siloxane-based hybrid resins hold great advantages as coating materials as their properties can be tuned between those of polymers and those of glasses, thus, the compositions with superior thermal and mechanical properties can be achieved. We used Cycloaliphatic Epoxy Oligosiloxane (CEOS) resin as a polymeric matrix where the network formation was achieved by UV induced cationic polymerisation. Boehmite Alumina (BA) nanoparticles were added to CEOS resin as a reinforcing agent and resultant material was processed into films either by bar-coating or by spin-coating depending on further characterization procedure. Two different types of BA NPs, hydrophilic and organophilic, were used in order to assess the impact of particles surface on the resin characteristics. CEOS synthesis by condensation reaction was confirmed using 13C and 29Si NMR. Changes in CEOS photocuring process, resulting from particles incorporation, were monitored by real-time IR spectroscopy. At the same time, the thermal behaviour was evaluated by DSC and TGA methods. Morphology of the coatings was investigated by means of SEM operated in transmission mode. It was observed that BA presence increased the epoxy conversion degree and glass transition temperature. Material formulations providing best film characteristics were determined with regard to the particle type and loading. Compared to the hydrophilic nanoparticles, organophilic BA NPs yield superior overall performance of the foils. T2 - HYMA Conference CY - Sitges, Spain DA - 11.03.2019 KW - Cycloalyphatic epoxy oligosiloxane KW - Nanocomposite KW - Boehmite KW - Photocuring PY - 2019 AN - OPUS4-47641 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Topolniak, Ievgeniia A1 - Ghasem Zadeh Khorasani, Media A1 - Hodoroaba, Vasile-Dan A1 - Braun, Ulrike A1 - Silbernagl, Dorothee A1 - Sturm, Heinz T1 - Versatile role of boehmite particles in epoxy-based nanocomposites N2 - Thermosetting materials are gaining increasing attention in many structural composite applications. However, the incorporation of inorganic nanoparticles (NPs) into polymer matrix is a promising approach to enhance their functional characteristics, and thus, to enable the development of thermosets advanced application. It has been shown that Boehmite Alumina (BA) used as nanofillers can improve different parameters of polymers. This NPs can be easily tailored enabling desirable interactions with a big range of polymers. However, the overall effect of nanofiller depends on many factors, therefore, making it hard to predict the resulted performance of nanocomposites. In the current contribution we would like to discuss the impact of Boehmite NPs on two different epoxy resin nanocomposite systems with the focus on the possible influence mechanisms of this nanofiller. As the first system, UV curable Cycloaliphatic-Epoxy Oligosiloxane (CEOS) resin/Boehmite nanocomposites were investigated by FTIR, TGA, DSC and T-SEM. It was observed that incorporation of BA leads to the reinforcement of glass transition (Tg) and overall thermal stability indicating the attractive interactions between BA and CEOS network. In addition, an increase in epoxy conversion of CEOS was concluded for nanocomposites assuming that particles are involved in UV polymerisation processes. The second epoxy/Boehmite nanocomposite is based on the bisphenol-A-diglycidyl ether (DGEBA) cured with methyl tetrahydrophtalic acid anhydride (MTHPA). Thermomechanical as well as nanomechanical properties of this material were investigated by DMTA and IR spectroscopy and the advanced Intermodulation AFM, respectively. In contrast to the first system, it was found that BA leads to a decrease of Tg and crosslink density of the polymer while the young’s modulus of the composite and local stiffness of polymer matrix increase significantly. As a result, the versatile role of Boehmite was detected depending on the investigated systems. Based on the obtained results, the parameters indicating property-efficient epoxy/Boehmite system are suggested. T2 - HYMA Conference CY - Sitges, Spain DA - 11.03.2019 KW - Epoxy KW - Boehmite KW - Curing KW - Nanocomposite PY - 2019 AN - OPUS4-47640 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Carl, Peter A1 - Schwaar, Timm T1 - Spheriplex multiplexed immunoassays: A practical tool for environmental, food and bioanalysis N2 - Clinical, environmental, and food analysis, require efficient and accurate quantitative analysis. Immunoassays take advantage of highly selective and affine binding of an antibody towards an antigen, being easy-to-use and allowing for high sample throughput. However, common immunoassays, e. g. ELISA are not capable of multiplexed analysis, thus limiting possible applications. On the other hand, multi-analyte methods, e.g. liquid chromatographytandem mass spectrometry requires expensive equipment, trained analysts and the time of analysis usually limits sample throughput. This bottleneck can be overcome combining the suspension array technology, where particles are encoded to allow multiplexed detection, with fluorescence immunoassays to create suspension array fluorescence immunoassays (SAFIA). Polystyrene core/silica shell microparticles serve as platform for SAFIA. While an encoding dye is introduced in the polystyrene core, the silica shell is used for immobilization: For competitive hapten immunoassays small molecules are immobilized on the surface, serving as a competitive binding site for selective antibodies. For quantification of proteins, antibodies can be immobilized on the surface and the sandwich immunoassay format can be employed. All mentioned immunoassays can be executed wash-free and highly parallelized, allowing up to 500 determinations within three hours. In contrast to ELISA, short incubation times, a wash-free mix-and-read procedure and automated flow-cytometric read-out makes SAFIA applicable for even non-trained personal. SAFIA showed excellent performance in studies on the origin and fate of drug residues in waste water, which is important to assess clearance rates of wastewater treatment plants. Furthermore, SAFIA can be employed in environmental screenings, detecting pollution of natural river waters by tracking anthropogenic marker substances. It was successfully employed in clinical and food analysis applications, e.g. the quantification of the anti-inflammatory drug diclofenac in breast milk or the quantification of caffeine in beverages. Due to multiplexing capacities, SAFIA can significantly improve biotechnological processes, as in the screening of hybridoma cells for selective and efficient antibody production. For small molecule analytes, limits of detection down to 4 ng/L and for proteins below 25 ng/mL (IgG) were observed, which makes SAFIA applicable to all addressed analytical issues. Moreover, in the analysis of real-world samples, SAFIA shows higher accuracy in contrast to ELISA, indicating higher matrix stability and thus higher robustness in analysis. T2 - Industry on Campus 2019 CY - Berlin, Germany DA - 27.03.2019 KW - Bead-based-assay KW - SAFIA KW - Immunoassay KW - Flow cytometry KW - Diclofenac PY - 2019 AN - OPUS4-47639 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Carl, Peter A1 - Schneider, Rudolf T1 - Multiplexed immunoassays on polystyrene core/silica shell microparticles: Applications in environmental and food analysis, and biotechnology N2 - Clinical, environmental, and food analysis, require efficient and accurate quantitative analysis. Immunoassays take advantage of highly selective and affine binding of an antibody towards an antigen, being easy-to-use and allowing for high sample throughput. However, common immunoassays, e. g. ELISA are not capable of multiplexed analysis, thus limiting possible applications. On the other hand, multi-analyte methods, e.g. liquid chromatographytandem mass spectrometry requires expensive equipment, trained analysts and the time of analysis usually limits sample throughput. This bottleneck can be overcome combining the suspension array technology, where particles are encoded to allow multiplexed detection, with fluorescence immunoassays to create suspension array fluorescence immunoassays (SAFIA). Polystyrene core/silica shell microparticles serve as platform for SAFIA. While an encoding dye is introduced in the polystyrene core, the silica shell is used for immobilization: For competitive hapten immunoassays small molecules are immobilized on the surface, serving as a competitive binding site for selective antibodies. For quantification of proteins, antibodies can be immobilized on the surface and the sandwich immunoassay format can be employed. All mentioned immunoassays can be executed wash-free and highly parallelized, allowing up to 500 determinations within three hours. In contrast to ELISA, short incubation times, a wash-free mix-and-read procedure and automated flow-cytometric read-out makes SAFIA applicable for even non-trained personal. SAFIA showed excellent performance in studies on the origin and fate of drug residues in waste water, which is important to assess clearance rates of wastewater treatment plants. Furthermore, SAFIA can be employed in environmental screenings, detecting pollution of natural river waters by tracking anthropogenic marker substances. It was successfully employed in clinical and food analysis applications, e.g. the quantification of the anti-inflammatory drug diclofenac in breast milk or the quantification of caffeine in beverages. Due to multiplexing capacities, SAFIA can significantly improve biotechnological processes, as in the screening of hybridoma cells for selective and efficient antibody production. For small molecule analytes, limits of detection down to 4 ng/L and for proteins below 25 ng/mL (IgG) were observed, which makes SAFIA applicable to all addressed analytical issues. Moreover, in the analysis of real-world samples, SAFIA shows higher accuracy in contrast to ELISA, indicating higher matrix stability and thus higher robustness in analysis. T2 - ANAKON 2019 CY - Münster, Germany DA - 25.03.2019 KW - Bead-based-assay KW - SAFIA KW - Immunoassay KW - Flow cytometry KW - Diclofenac PY - 2019 AN - OPUS4-47638 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Spranger, Felix A1 - Hilgenberg, Kai A1 - Rethmeier, Michael T1 - Anwendung der Laserimplantation zur Strukturierung verschleißgefährdeter Werkzeuge N2 - In einer Vielzahl technischer Anwendungen spielt die Aufrechterhaltung eines definierten Reibungs- und Verschleißverhaltens zwischen bewegten Oberflächen für die Sicherheit und Funktionalität eine ent-scheidende Rolle. Die Oberflächentechnik versucht durch geeignete Verfahren die Randschichten zu ertüchtigen, um Reibung und Verschleiß zu kontrollieren. Eine Verbesserung der Materialeigenschaften kann durch flächige Beschichtungen erreicht werden. Zusätzlich ermöglichen Oberflächenstrukturierun-gen breite Möglichkeiten zur Beeinflussung des Schmierungszustandes bzw. der Kontaktbedingungen. Neben Negativstrukturen bieten ebenfalls erhabene Mikrostrukturen großes Potenzial zur Beeinflussung des tribologischen Verhaltens. Ihr Einsatz ist aber aufgrund der besonderen Verschleißproblematik er-habener Strukturen momentan limitiert, so dass in der Regel zusätzliche verschleißreduzierende Be-schichtungen notwendig werden. In diesem Beitrag wurde das Verfahren der Laserimplantation angewandt, mit dem erhabene und sepa-rierte Oberflächenstrukturen hoher Verschleißfestigkeit in einem Fertigungsschritt erzeugbar sind. Das Verfahren basiert auf einem lokalisierten Dispergieren von Hartstoffpartikeln. Hierfür wurde erstmalig ein gepulster Faserlaser mit hoher Strahlqualität zur Erzeugung punkt- und linienförmiger Mikrostrukturen angewandt. Versuche wurden auf dem Kaltarbeitsstahl X153CrMoV12 unter Anwendung von Titandibo-rid als Hartstoff durchgeführt. Anhand von Härtemessungen konnte gezeigt werden, dass sowohl punkt- als auch linienförmige Strukturen mit Härten über 1000 HV1 und einer feinkörnigen Mikrostruktur mit feinverteilten Hartstoffpartikeln herstellbar sind. Des Weiteren war es möglich, die Implantgeometrien, welche an Querschliffen und durch Weißlichtinterferometeraufnahmen erfasst wurden, durch die Puls-leistung und Pulsdauer zu steuern. T2 - 38. Assistentenseminar Füge- und Schweißtechnik CY - Rabenau, Germany DA - 06.10.2017 KW - Laserimplantation PY - 2019 UR - https://www.dvs-media.eu/de/neuerscheinungen/3646/38.-assistentenseminar-fuegetechnik SN - 978-3-96144-028-3 VL - 342 SP - 24 EP - 34 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-47637 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -