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 - TY - CONF A1 - Sturm, Heinz A1 - Ghasem Zadeh Khorasani, Media A1 - Silbernagl, Dorothee T1 - Grenzflächen als Material: Konzepte und Beispiele zu nanoverstärkten Duroplasten N2 - Nachdem Jahrzehnte die Grenzfläche zwischen Kohlefaser und Duroplastmatrix optimiert wurde liegt das Augenmerk heute auf der Polymermatrix selbst. Diese lässt sich hinsichtlich ihres Elastizitätsmoduls und ihrer Bruchfestigkeit verbessern, indem Nanopartikel aus Böhmit (AlOOH) eindispergiert werden. Der Vortrag geht auf integrale und hochauflösend-bildgebende Methoden ein die ein Verständnis der komplexen Zusammenhänge ermöglichen. Nach einer chemischen in-situ Analyse des Aushärtvorgangs, aus welchem sich die Bedeutung der externer Parameter ablesen lässt, werden diverse hochauflösende, neue Methoden der Rasterkraftmikroskopie (AFM) eingeführt. Der lokalen Bestimmung des E-Moduls der Nanopartikel folgen Ausführungen zum temperaturabhängigen Chemismus des Böhmits, der während der Aushärtung Wasser freisetzt. Die hochauflösende Bestimmung der Oberflächenpotentiale, der Steifigkeit, der attraktiven Kräfte zwischen Spitze und Probe sowie der Energiedissipation im Kontakt stellen auf der Nanoskala eine komplexe Datenquelle dar, die auf der Makroskala einer Ergänzung bedarf: Durch Kombination von dynamisch-mechanisch-thermischer Analyse einerseits und Kartierung physikalischer Eigenschaften auf der Nanoskala andererseits kann der Zusammenhang zwischen chemischer Steuerung der Netzwerkbildung und den mechanischen Eigenschaften des Nanokomposits geklärt werden. Überraschend ist, dass bei geeigneter Steuerung der lokale E-Modul der Polymermatrix den des Füllstoffs übersteigt. Die Rissfortschrittsenergie wird in Böhmit-modifiziertem Epoxy verbessert absorbiert, die These dazu ist, dass die (010)-Gleitebenen, die nur durch Wasserstoffbrücken zusammen gehalten werden, einigermaßen schadlos geschert werden können. Daraus folgt, dass das System auf der Nanoskala über einen, wenn auch begrenzten, Selbstheilmechanismus verfügt. Zudem wird durch die hohe Heterogenität der Steifigkeit und Energiedissipation des Nanokomposits eine Risstrajektorie vielfach umgelenkt und somit früher gestoppt. Ergebnisse dieses Vortrags stammen aus einer Zusammenarbeit innerhalb des DFG-Forscherverbundes FOR2021 „Wirkprinzipien nanoskaliger Matrixadditive für den Faserverbundleichtbau“. T2 - Niedersächsisches Symposium Materialtechnik - NSM 2019 CY - Clausthal, Germany DA - 14.02.1019 KW - Nanokomposit KW - Böhmit KW - Risstrajektorie KW - Oberflächenpotential KW - Energiedissipation im Kontakt KW - Oberflächensteifigkeit KW - attraktive Wechelwirkung KW - Epoxy-Anhydrid Duroplast KW - Leichtbau PY - 2019 AN - OPUS4-47636 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schmidt, Alexandra A1 - Bresch, Harald T1 - OECD test guideline on particle size and size distribution: Comparability of measurement results N2 - OECD-Prüfrichtlinien werden weltweit für regulatorische Zwecke angewandt, da sie eine harmonisierte und über internationale Ringversuche validierte Vorschrift zur Analyse vorgeben. Die bestehende Prüfrichtlinie TG 110 zur Größencharakterisierung von Partikeln und Fasern ist für viele Methoden und Materialklassen nicht geeignet, weswegen es Bedarf an einer Neuentwicklung gibt. Im Fokus der neuen TG steht die reproduzierbare und vergleichbare Anwendung von Methoden zur Bestimmung von Partikelgröße sowie Größenverteilung annährend sphärischer und faserförmiger Nanomaterialien im Bereich 1-1000 nm. Berücksichtigt werden die häufig angewandten Methoden zur Größencharakterisierung mit ihren unterschiedlichen physikalisch-technischen Limitierungen und die Bestimmung unterschiedlicher Durchmesser (hydrodynamischer, Feret…). Weiterhin sind materialspezifische Einflüsse durch die Partikel sowie das Messmedium zu berücksichtigen. Jede der Methoden soll unter Berücksichtigung von ISO-Standards und den materialspezifischen Limitierungen in der neuen Prüfrichtlinie beschrieben und über einen Ringversuch validiert werden. T2 - BAM BfR Workshop CY - Berlin, Germany DA - 21.03.2019 KW - OECD KW - Nanoparticle KW - Particle Size KW - Nano KW - Characterization PY - 2019 AN - OPUS4-47633 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Resch-Genger, Ute T1 - Luminescence measurements, calibration strategies and photoluminescence quantum yields N2 - Different types of optical spectroscopies are introduced with special emphasis on method-inherent limitations and reliable instrument calibration and performance validation. In addition, procedures for the determination of spectroscopic key parameters like the photoluminescence quantum yield are presented including required instrument calibrations and material-specific effects related to certain emitters. T2 - Fakultät der University of Ottawa CY - Ottawa, Canada DA - 11.12.2018 KW - Quality assurcance KW - Optical spectroscopy KW - Method comparison KW - Photoluminescence KW - Calibration KW - Performance validation KW - Dye KW - Nanoparticle KW - Quantum dots KW - Quantum yields KW - Uncertainty KW - Method validation PY - 2019 AN - OPUS4-47630 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Resch-Genger, Ute A1 - Nirmalananthan-Budau, Nithiya A1 - Moser, Marko A1 - Roloff, Alexander A1 - Rühle, Bastian A1 - Borcherding, H. A1 - Thiele, T. A1 - Schedler, U. T1 - Cleavable probes and catch and release assays for surface group quantification on 2D- and 3D-supports N2 - Surface functionalization of 2D- and 3D-supports and nanomaterials are nowadays at the core of many applications of functional materials in the life and material sciences. Examples range from membranes and microarrays over bead-based assays, immunoseparation, and next generation sequencing to nanometer-sized optical reporters, nanosensors, and magnetic and optical contrast agents. Typically performed functionalization procedures include silanization and grafting reactions with reactive monomers to introduce functional groups like amino or carboxylic acid groups and the attachment of ligands like polyethylene glycol (PEG) molecules and biomolecules such as peptides, proteins, and DNA.[1-3] We present here a versatile concept to quantify the number of bioanalytically relevant functional groups like carboxyl, amino, and aldehyde moieties through the specific binding and subsequent release of small reporter molecules such as fluorescent dyes and non-fluorescent chromophores utilizing cleavable linkers or the formation of cleavable bonds as a reversible covalent labeling strategy. This is representatively demonstrated for different types of nano- and microparticles with different labeling densities of carboxyl, amino, and aldehyde groups. This strategy enables to separate the signal-generating molecule from the bead surface, thereby circumventing uncertainties associated with light scattering, binding-induced changes in reporter fluorescence, and fluorescence quenching dye-dye interactions on crowded material surfaces.[1-3] Moreover, the reporters are chosen to be detectable with different analytical methods as prerequisite for straightforward validation via method compari-sons and mass balances. Applications of these assays and multimodal cleavable probes range from a quantitative comparison of bead batches and process control to a qualitative prediction of the coupling efficiencies in bioconjugation reactions. T2 - ANAKON 2019 CY - Münster, Germany DA - 25.03.2019 KW - Nanoparticle KW - Surface group KW - Surface analysis KW - Cleavable probe KW - Optical assay KW - Quality assurance KW - Conductometry KW - Dye labeling KW - Methos comparision PY - 2019 AN - OPUS4-47628 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hüsken, Götz A1 - Shamsuddoha, M. A1 - Schmidt, Wolfram A1 - Kühne, Hans-Carsten A1 - Baeßler, Matthias T1 - Long-term mechanical and shrinkage properties of cementitious grouts for structural repair N2 - Grouts are particularly favoured in rehabilitation of structures due to penetrability and convenience of application. Grouts for repair applications typically require high-performance properties such as rapid strength development and superior shrinkage characteristics. Sometimes industrial by-products referred as supplementary cementitious materials (SCM) are used with neat cement due to their capabilities to provide binding properties at delayed stage. Micro silica, fly ash and metakaolin are such SCMs, those can modify and improve properties of cement products. This study aims at investigating long-term mass loss and linear shrinkage along with long-term compressive and flexural strength for grouts produced from ultrafine cement and SCMs. A series of mixtures were formulated to observe the effect of SCMs on these grout properties. Properties were determined after 365 days of curing at 23 °C and 55% relative humidity. The effect of SCMs on the properties are characterised by statistical models. Response surfaces were constructed to quantify these properties in relation to SCMs replacement. The results suggested that shrinkage was reduced by metakaolin, while micro silica and fly ash had positive effects on compressive and flexural strength, respectively. T2 - International Conference on Sustainable Materials, Systems and Structures (SMSS 2019) CY - Rovinj, Croatia DA - 20.03.2019 KW - Grout KW - Long-term shrinkage KW - Micro silica KW - Fly ash KW - Metakaolin PY - 2019 AN - OPUS4-47625 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Cuéllar, Pablo T1 - Deep foundations for offshore wind turbines T1 - Cimentaciones profundas para aerogeneradores marinos N2 - This presentation deals with the phenomenology and design of pile foundations for offshore wind turbines, and is divided into two lectures. The first lecture presents a brief introduction to the context and peculiarities of such foundations, and then focuses on the particular case of axially loaded piles. This part is most relevant for the relatively slender piles of the multi-pile substructures (i.e. jackets and tripods). A clear distinction between physical phenomenology and practical design is drawn here. The second lecture continues with the case of lateraly loaded offshore piles, which bears most relevance for the case of the monopile foundations. Here again, a clear separation between physical reality and design methods is intended. Finally, the last part of the second lecture introduces several advanced topics which lie outside the classical design approaches, namely the hydromechanical coupling effects (i.e. the excess pore-pressure generation around the monopiles), the cyclic pile fatigue and the so-called pile Setup (i.e. the time effects on the axial pile capacity). The relevance of the latter two topics is illustrated with experimental results from a field testing campaign on real large-scale piles. T2 - MASTERS COURSE 2019 CEDEX-UNED: MECÁNICA DEL SUELO E INGENIERÍA GEOTÉCNICA CY - Laboratorio de Geotecnia, CEDEX, Madrid, Spain DA - 25.03.2019 KW - Pile foundations KW - Offshore wind turbines KW - Physical phenomenology KW - Design methods KW - Numerical modelling KW - Physical testing PY - 2019 AN - OPUS4-47624 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fritzsche, André A1 - Hilgenberg, Kai A1 - Rethmeier, Michael T1 - Elektromagnetische Porenreduktion beim Laserstrahlschweißen von Aluminium-Druckgusslegierungen N2 - Innerhalb der vorliegenden Untersuchung wurde ein elektromagnetisches Schmelzbadbeeinflussungssys-tem zur Reduktion des Porenanteils beim Laserstrahlschweißen von Aluminium-Druckguss verwendet. Hierbei wird der Unterschied der elektrischen Leitfähigkeiten zwischen Gas- bzw. Lufteinschlüssen und geschmolzenem Aluminium gezielt genutzt, um die im Schmelzbad eingeschlossenen Poren während des Laserstrahlprozesses zur Oberfläche zu verdrängen. Die dafür erforderlichen Lorentzkräfte werden durch ein oszillierendes Magnetfeld erzeugt. Bei den Laserstrahlschweißversuchen handelt es sich um Ein-schweißungen in Wannenlage (PA-Position) von 6 mm dickem Aluminium-Druckguss AC-AlSi9MnMg. Über einen zuvor optimierten Laserschweißprozess wurde durch zusätzlichen Einsatz eines elektromag-netischen Feldes dessen Wirkung hinsichtlich des Porengehaltes und der Oberflächenrauheit untersucht. Die Auswertung der Schweißnähte erfolgte anhand von Querschliffaufnahmen, Röntgenbildern sowie Computer-Tomographie (CT) Aufnahmen. In Abhängigkeit von der verwendeten magnetischen Fluss-dichte konnte eine Reduktion des Porenanteils von bis zu 75 % erzielt werden, wobei vor allem großvolu-mige Poren erfolgreich aus dem Schmelzbad entfernt werden konnten. Zudem konnte eine Reduktion der Oberflächenrauigkeit von ebenfalls bis zu 75 % erreicht werden. T2 - Assistentenseminar 2017 der Wissenschaftlichen Gesellschaft Fügetechnik e.V. im DVS CY - Rabenau bei Dresden, Sachsen, Germany DA - 06.09.2017 KW - Laserstrahlschweißen KW - Aluminium-Druckguss KW - Auftriebskräfte KW - Elektromagnetische Porenreduktion PY - 2019 SN - 978-3-96144-028-3 VL - 342 SP - 103 EP - 110 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-47622 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hlavacek, Petr A1 - Reinemann, Steffi A1 - Gluth, Gregor A1 - Ebell, Gino A1 - Mietz, Jürgen T1 - Behaviour of reinforced alkali-activated fly ash mortars under leaching conditions N2 - Corrosion of steel reinforcement in concrete is one of the major deterioration mechanisms limiting the service life of reinforced concrete structures. While for conventional (Portland cement-based) concretes a great amount of experience exists in this regard, the factors that determine the onset of reinforcement corrosion in alkali-activated materials are incompletely understood yet. One aspect of corrosion protection is leaching and the accompanying changes of the concrete pore solution. In the present study, alkali-activated fly ash mortars with embedded carbon steel rebars were exposed to de-ionised water for periods up to 330 days, and the electrochemical response of the steel (free corrosion potential, polarisation resistance), the alteration of the mortar (ohmic resistance, mechanical strength, pore size distribution) as well as the pore solu¬tion composition were monitored. Although substantial alkali leaching was observed, the pH of the pore solution remained at values sufficient to protect the embedded steel from depassivation. The mortar did not exhibit indications of significant deterioration. Thus, the present results suggest that leaching is not critical for pro¬tec¬tion of steel reinforcement in alkali-activated fly ash mortars and concretes. T2 - International Conference on Sustainable Materials, Systems and Structures (SMSS 2019) CY - Rovinj, Croatia DA - 20.03.2019 KW - Alkali-activated materials KW - Leaching KW - Steel corrosion PY - 2019 AN - OPUS4-47621 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hahn, Michael A1 - Buzanich, Günter A1 - Jähn, Katharina A1 - Reinholz, Uwe A1 - Radtke, Martin T1 - Analysis of cobalt deposition in periprosthetic bone specimens by high-resolution synchroton XRF in undecalcified histological thin sections N2 - Increasing numbers of implant revisions are a current clinical issue. Interactions of the endoprosthesis biomaterial with the body affect implantation time by wear processes, i.e. corrosion and abrasion. Previously, cobalt-chrome implants were shown to cause high levels of cobalt ions being deposited in the bone matrix. To determine a poten- tial functional role of these ions on bone homeostasis, we have developed a non-destructive dual analysis of highly sensitive elemental analysis by synchrotron XRF directly in undecalcified histological bone thin sections (4 μm). In this study, samples from 28 bone samples from hip endoprosthesis carriers (Surface Replacement Arthroplasty, metal-on-metal bearing) with an implant lifetime of 17–1750 days were used. Results were compared to age- matched control specimens. The histological analysis identified areas of bone cell activity and assigned them for XRF measurements. Co-Cr wear particles were identified in the bone marrow. In addition, Co ions were highly enriched in the mineralized bone matrix. The cobalt deposits were not homogeneously distributed, and areas of high signal intensity were identified. Co was distinctly deposited in the newly formed osteoid layer, but also within deeper layers of the bone matrix, whereby the Co concentration increased with higher degrees of bone matrix mineralization. In the current study, we determined cobalt accumulations in the bone matrix and showed for the first time via synchrotron XRF with a high spatial resolution direct on histological slides, that cobalt deposits in the mineralized bone matrix in a mineral-specific way that is dependent upon the implant lifetime. KW - Implant material KW - Cobalt deposition KW - Bone matrix KW - High-resolution synchrotron XRF KW - Histology PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1016/j.mtla.2019.100290 SN - 2589-1529 VL - 6 SP - 100290, 1 EP - 8 PB - Elsevier Inc. CY - Amsterdam, Niederlande AN - OPUS4-47620 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gluth, Gregor A1 - Sturm, Patrick A1 - Brouwers, H.J.H. A1 - Kühne, Hans-Carsten T1 - Shrinkage and bond behaviour of one-part alkali-activated mortars N2 - Mortars for application on concrete, e.g. repair mortars or protective coatings, need to have a durable bond to the substrate. This bond is determined by the adhesion between the two materials and by the differential deformations of the mortar and the substrate. In the present contribution, the hygric deformations (shrinkage/expansion) of novel one-part alkali-activated mortars and their bond to concrete substrates are studied. Shrinkage of the mortars was studied at 50 % r.H., while expansion was studied on mortars stored over an open water surface (> 99% r.H.). The bond behaviour was studied by pull-off tests according to DIN EN 1542 and by optical microscopy. The alkali-activated mortars exhibit hygric deformations much lower than the deformations of an established, commercial mortar for sewer maintenance that was tested as reference in parallel with the alkali-activated mortars. The bond behaviour of the alkali-activated mortars depends strongly on their mix-design and curing. Optical microscopy showed that in the mortars with lower bond strength, cracks developed in the mortar during curing. Mortars with appropriate mix-design and curing did not exhibit cracking, and their pull-off strength (up to > 3 MPa) conformed to the requirements of relevant standards. T2 - International Conference on Sustainable Materials, Systems and Structures (SMSS 2019) CY - Rovinj, Croatia DA - 20.03.2019 KW - Alkali-activated materials KW - Bond strength KW - Hygric deformations KW - Repair mortars KW - Sewer repair PY - 2019 AN - OPUS4-47618 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -