TY - JOUR A1 - Cano Murillo, Natalia A1 - Szymoniak, Paulina A1 - Smales, Glen Jacob A1 - Sturm, Heinz A1 - Schönhals, Andreas T1 - Electrospun nanocomposites fibers of polycarbonate and taurine modified boehmite nanoparticles - What can be learned from structural and thermal investigations N2 - Though the reinforcing properties of inorganic particles in thermosetting nanocomposites, has been exploited, the integration of nanoparticles continues to be challenging in terms of their homogeneous distribution and their manipulation which can contribute to occupational hazards. Due to a second encapsulations of nanoparticles, electrospun nanocomposite fibers containing nanoparticles might be an alternative for overcoming these issues, as the fiber nonwovens contains the nanoparticles allowing for safer manipulation. Here, the morphology, and the thermal properties of electrospun polycarbonate fibers containing taurine modified boehmite nanoparticles (BNP) are investigated by means of small and wide-angle X-ray scattering as well as fast scanning and temperature modulated fast scanning calorimetry for the first time. The latter techniques allow the investigation of the thermal properties of single fibers at heating rates up to 10^4 K s^-1 keeping its structure intact. A quantitative analysis of the scattering data reveals a porous structure of the fibers. The porous structure is quantified regarding the pore volume and the pore size. A constant amount of aggregation is found even for the highly BNP loaded fibers. Thermal analysis on the fibers reveals a rigid amorphous fraction (RAF) where it is known that RAF determinates the properties of a nanocomposite to a large extent. For the fibers RAF amounts up to 40 wt%, which is essential higher compared to equally formulated PC/BNP composite cast films. The RAF in the case of the fibers, is not only due to the presence of particles in the polymer but also due to orientation effects induced by the electrospinning process. KW - Nanocomposite fibers KW - Electrospinning KW - X-ray scattering KW - Fast scanning calorimetry KW - Rigid amorphous fraction PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1021/acsapm.1c01265 VL - 3 IS - 12 SP - 6572 EP - 6585 PB - ACS AN - OPUS4-53871 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Szymoniak, Paulina A1 - Qu, Xintong A1 - Schönhals, Andreas A1 - Sturm, Heinz ED - Sinapius, M. ED - Ziegmann, G. T1 - Characterization of Polymer Nanocomposites N2 - The complex effect of nanoparticles on an epoxy-based and anhydride cured DGEBA/Boehmite nanocomposite with different particle concentrations is considered in this chapter. A combination of X-ray scattering, calorimetry (fast scanning and temperature modulated calorimetry) and dielectric spectroscopy was employed to characterize the structure, vitrification kinetics and the molecular dynamics of the nanocomposites. Firstly, the unfilled polymer was found to be intrinsically heterogeneous, showing regions with different crosslinking density, indicated by two separate dynamic glass transitions. Moreover, the glass transition temperature decreases with increasing nanoparticle concentration, as a result of changes in the crosslinking density. In addition, it was shown that the incorporation of nanoparticles can result in simultaneous increase in the number of mobile segments for low nanoparticle concentrations and on the other hand, for higher loading degrees the number of mobile segments decreases, due to the formation of an immobilized interphase. KW - Rigid amorphous fraction KW - Epoxy nanocomposites KW - X-ray scattering KW - Differential scanning calorimetry KW - Broadband dielectric spectroscopy KW - Flash DSC PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-030-68523-2_4 SP - 55 EP - 77 PB - Springer Nature AN - OPUS4-52698 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Friedrich, Jörg Florian A1 - Mix, Renate A1 - Wettmarshausen, Sascha A1 - Sturm, Heinz ED - Tachibana, K. ED - Takai, O. T1 - A new concept of adhesion promotion in metal-polymer composites by introduction of covalently bonded hydrophobic spacers at interface T2 - Proceedings of the 18th International Symposium on Plasma Chemistry (ISPC-18) CY - Kyoto, Japan DA - 2007-08-26 PY - 2007 SN - 978-4-9903773-4-2 SP - 27A EP - p5, 1 PB - International Union of Pure and Applied Chemistry CY - Kyoto AN - OPUS4-20668 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Cappella, Brunero A1 - Sturm, Heinz T1 - Dynamic Plowing Lithography of Single Holes on Polymethylmethacrylate Using an Atomic Force Microscope N2 - Dynamic Plowing Lithography is employed to carve holes in a PMMA surface by indenting the sample during Tapping Mode imaging. The dependence of the dimensions of the holes on the tip shape, on the modulation voltage amplitude, and on the number of contacts between the tip and sample is studied. The results give some insights in the physico-chemical mechanisms accompanying such rapid modifications. Two-dimensional arrays of holes have also been carved, in order to study the result of the superposition of single holes. PY - 2001 SN - 0044-376x VL - 10 Suppl. 1 SP - 8 EP - 15 PB - Hirzel CY - Stuttgart, Germany AN - OPUS4-1633 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Sturm, Heinz A1 - Heyde, M. A1 - Rademann, K. T1 - Measuring SPM Piezo Displacement Responses PY - 1999 SN - 1551-9295 VL - 99 IS - 4 SP - 24 EP - 26 PB - Microscopy Society of America CY - Wappingers Falls, NY AN - OPUS4-6860 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Sturm, Heinz T1 - Scanning Probe Microscopy Techniques for the Examination of Nanomechanics - a study of Topography, AC Conductivity and Surface Stiffness T2 - Raster-Sonden-Mikroskopien und organische Materialien VII CY - Berlin, Germany DA - 1998-10-08 PY - 1998 AN - OPUS4-6448 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Cappella, Brunero A1 - Kaliappan, Senthil Kumar A1 - Sturm, Heinz T1 - Using AFM Force-Distance Curves To Study the Glass-to-Rubber Transition of Amorphous Polymers and Their Elastic-Plastic Properties as a Function of Temperature N2 - Force-displacement curves have been obtained with a commercial atomic force microscope (AFM) at different temperatures and probe rates on a thick film of poly(n-butyl methacrylate) (PnBMA). The analysis of the force-displacement curves has been focused on the contact portion of the curves, giving information about the stiffness of the sample and its Young's modulus. A novel model of sample deformations that extends the basic equations of the elastic continuum contact theories to the plastic deformations is presented. This model gives several insights into the processes of deformation of soft samples and permits to calculate not only the parameters of the Williams-Landel-Ferry equation but also the Young's modulus and the yielding force of the polymer as a function of temperature and/or probe rate. These quantities have been measured in a wide range of temperatures (70 K) and probe rates (6 decades) for the first time with the AFM, and the results are in very good agreement with measurements performed with customary techniques, such as broadband spectroscopy and dynamic mechanical analysis. KW - AFM KW - Polymers KW - Glas transition temperature PY - 2005 DO - https://doi.org/10.1021/ma040135f SN - 0024-9297 SN - 1520-5835 VL - 38 SP - 1874 EP - 1881 PB - American Chemical Society CY - Washington, DC AN - OPUS4-7274 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Cappella, Brunero A1 - Sturm, Heinz T1 - Comparison between dynamic plowing lithography and nanoindentation methods N2 - Two different methods of nanolithography, namely dynamic plowing lithography (DPL) and indentation by means of force-displacement curves (FDI), have been compared by performing them on two different polymers, poly (methylmethacrylate) and polystyrene. No fundamental differences can be found out in the efficiency of the two methods, i.e., in the depth of the lithographed structure as a function of the scanning parameters. The main drawback of FDI is that it is much more time consuming than DPL. On the other hand, when the sample is lithographed with DPL, the border walls that surround the lithographed structure are very much bigger than the border walls created through FDI. The physicochemical properties of the border walls created through DPL have been investigated. Several experimental data reveal that such border walls are very much softer and looser than unmodified polymers and suggest that during DPL the fast oscillating tip is able to break polymer chains. This does not happen with FDI, where border walls are simply made up of the material carved out by the tip. A method to eliminate these undesirable border walls is suggested. PY - 2002 DO - https://doi.org/10.1063/1.1421632 SN - 0021-8979 SN - 1089-7550 VL - 91 IS - 1 SP - 506 EP - 512 PB - American Institute of Physics CY - Melville, NY AN - OPUS4-1632 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Sturm, Heinz T1 - Methoden zur Messung elekrischer Eigenschaften in der Rasterkraftmikroskopie T2 - 3. Mikrosymposium: Elektronenmikroskopie in der Materialforschung - Rasterkraftmikroskopie an Polymeren an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg CY - Merseburg, Germany DA - 1996-05-31 PY - 1996 AN - OPUS4-6399 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Bresch, Harald A1 - Lexow, Jürgen A1 - Sturm, Heinz A1 - Packroff, R. A1 - Völker, D. A1 - Mutz, D. A1 - Bosse, H. A1 - Gebel, T. A1 - Pipke, R. A1 - Marx, R. A1 - Plitzko, S. A1 - Niesmann, K. A1 - Meyer-Plath, A. A1 - Burgdorf, T. A1 - Engel, N. A1 - Epp, A. A1 - Haase, A. A1 - Herzberg, F. A1 - Laux, P. A1 - Oberemm, A. A1 - Sommer, Y. A1 - Tentschert, J. A1 - Ulm, G. A1 - Schwirn, K. A1 - Liesegang, C. T1 - Nanomaterialien und andere innovative Werkstoffe: anwendungssicher und umweltverträglich T1 - Nanomaterials and other advanced materials: application safety and environmental compatibility N2 - Mit einer langfristigen Forschungsstrategie begleiten die für die Sicherheit von Mensch und Umwelt zuständigen Bundesoberbehörden (Umweltbundesamt, Bundesinstitut für Risikobe-wertung, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, Bundesanstalt für Materialfor-schung und -prüfung und Physikalisch-Technische Bundesanstalt) die rasch voranschreiten-de Entwicklung neuer Materialien unter den Gesichtspunkten des Arbeits-, Verbraucher- und Umweltschutzes. Die Strategie steht daher in enger Verbindung zu den öffentlichen Förder-programmen für Nanomaterialien und andere innovative Werkstoffe, z. B. des BMBF („Vom Material zur Innovation“) und der EU („Horizon 2020“). Die Forschungsstrategie baut auf den bisherigen Ergebnissen der 2008 begonnenen und 2013 erstmals bilanzierten gemeinsamen Forschungsstrategie der Bundesoberbehörden „Nanotechnologie - Gesundheits- und Umweltrisiken von Nanomaterialien"1 auf und erweitert den Blickwinkel auch auf andere Materialinnovationen, bei denen vergleichbare Risiken für Mensch und Umwelt bestehen oder abgeklärt werden müssen. Darüber hinaus greift sie die Idee „anwendungssichere chemische Produkte“2 aus der Initiative „Neue Qualität der Arbeit“ (INQA) des Bundesministeriums für Arbeit und Soziales (BMAS) und das Konzept der nach-haltigen Chemie3 auf, das vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reak-torsicherheit (BMUB) unterstützt wird. Durch eine anwendungssichere und umweltverträgli-che Gestaltung innovativer Materialien und ihrer Folgeprodukte sollen nicht akzeptable Risi-ken für Mensch und Umwelt von Anfang an weitgehend ausgeschlossen werden. Dies kann erreicht werden durch 1. die Verwendung sicherer Materialien ohne Gefahreneigenschaften für Mensch und Umwelt (direkte Anwendungssicherheit) oder 2. eine Produktgestaltung, die über den gesamten Lebenszyklus emissionsarm und umweltverträglich ist (integrierte Anwendungssicherheit) oder 3. eine Unterstützung des Anwenders (product stewardship) durch den Hersteller bei technischen, organisatorischen und persönlichen Schutzmaßnahmen zur sicheren Verwendung und Entsorgung des Produktes (unterstützte Anwendungssicherheit). Die Fortschreibung der Forschungsstrategie soll als Bestandteil des Nanoaktionsplans 2020 der Bundesregierung Beiträge der Ressortforschung zu folgenden Schwerpunkten leisten: • Charakterisierung und Bewertung der Risiken von Materialinnovationen • Unterstützung von Forschungseinrichtungen und Unternehmen • Fortschreiben von Rechtsvorschriften und Praxisempfehlungen 1 http://www.baua.de/nn_47716/de/Themen-von-A-Z/Gefahrstoffe/Nanotechnologie/pdf/Forschungsstrategie.pdf 2 http://www.baua.de/de/Themen-von-A-Z/Gefahrstoffe/Nachhaltige-Chemie/Nachhaltige-Chemie.html 3 http://www.umweltbundesamt.de/themen/chemikalien/chemikalien-management/nachhaltige-chemie 2 • Gesellschaftliche Akzeptanz Die Forschungsstrategie soll mit Projekten und anderen forschungsnahen Aktivitäten umge-setzt werden. Dies umfasst die eigene Forschung der Häuser, die extramurale Ausschrei-bung und Vergabe von Forschungsdienstleistungen sowie die Beteiligung an vorwiegend öffentlich geförderten Drittmittelprojekten. Hinzu kommen Aktivitäten im Rahmen der Politik-beratung und der hoheitlichen Aufgaben. Mit inter- und transdisziplinären Ansätzen soll die Risiko- und Sicherheitsforschung enger mit der Innovationsforschung und Materialentwick-lung verknüpft werden. Die Forschungsstrategie ist aufgrund der raschen Entwicklungen auf diesem Gebiet für den Zeitraum bis 2020 angelegt. Die Forschungsziele adressieren die in diesem Zeitraum voraussichtlich umsetzbaren Forschungsansätze. Die Forschungsstrategie wird durch einen Arbeitskreis begleitet und spätestens mit Ablauf des Nanoaktionsplans 2020 evaluiert und angepasst. KW - Forschungsstrategie KW - Bundesoberbehörden KW - Nanomaterialien KW - Innovative Werkstoffe KW - Nano PY - 2016 UR - https://www.bam.de/_SharedDocs/DE/Downloads/nano-forschungsstrategie-2016.pdf?__blob=publicationFile&v=3 UR - http://www.baua.de/de/Themen-von-A-Z/Gefahrstoffe/Nanotechnologie/pdf/Fortschreibung-Forschungsstrategie.pdf?__blob=publicationFile&v=3 UR - http://www.bmub.bund.de/fileadmin/Daten_BMU/Download_PDF/Nanotechnologie/forschungsstrategie_bundesoberbehoerden_de_bf.pdf SP - 1 EP - 28 PB - UBA/BfR/BAuA/BAM/PTB CY - Berlin AN - OPUS4-37526 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -