TY - JOUR A1 - Hattrick-Simpers, J. A1 - Li, K. A1 - Greenwood, M. A1 - Black, R. A1 - Witt, Julia A1 - Kozdras, M. A1 - Pang, X. A1 - Özcan Sandikcioglu, Özlem T1 - Designing durable, sustainable, high-performance materials for clean energy infrastructure JF - Cell reports. Physical science N2 - Civilization and modern societies would not be possible without manmade materials. Considering their production volumes, their supporting role in nearly all industrial processes, and the impact of their sourcing and production on the environment, metals and alloys are and will be of prominent importance for the clean energy transition. The focus of materials discovery must move to more specialized, application-tailored green alloys that outperform the legacy materials not only in performance but also in sustainability and resource efficiency. This white paper summarizes a joint Canadian-German initiative aimed at developing a materials acceleration platform (MAP) focusing on the discovery of new alloy families that will address this challenge. We call our initiative the “Build to Last Materials Acceleration Platform” (B2L-MAP) and present in this perspective our concept of a three-tiered self-driving laboratory that is composed of a simulation-aided pre-selection module (B2L-select), an artificial intelligence (AI)-driven experimental lead generator (B2L-explore), and an upscaling module for durability assessment (B2L-assess). The resulting tool will be used to identify and subsequently demonstrate novel corrosion-resistant alloys at scale for three key applications of critical importance to an offshore, wind-driven hydrogen plant (reusable electrical contacts, offshore infrastructure, and oxygen evolution reaction catalysts). KW - Material Acceleration Platforms (MAPs) KW - Self-driving-labs (SDLs) KW - Automation KW - Artificial Intelligence (AI) KW - Elektrolyse KW - Structural Materials KW - Corrosion PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-568452 DO - https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2022.101200 SN - 2666-3864 VL - 4 IS - 1 SP - 1 EP - 11 PB - Cell Press ; Elsevier CY - Maryland Heights, MO AN - OPUS4-56845 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Kalbe, Ute A1 - Witt, K. J. A1 - Simon, Franz-Georg A1 - Prohaska, S. A1 - Slowik, V. T1 - Bedingungen suffosiver Erosionsphänomene in Böden N2 - Für eine detaillierte Analyse der Gefüge- und Porenstruktur weitgestufter Erdstoffe ist es notwendig, diese dreidimensional (3D) zu visualisieren und ihre Kenngrößen zu ermitteln. Dazu wurde an der BAM eine Präparationsmethode entwickelt, die es ermöglicht die Porenstruktur von Probenkörpern aus suffosiven Erdstoffen und definierten Korngrößenverteilungen über CT-Aufnahmen abzubilden. Über eine eigens dafür, in Zusammenarbeit mit dem Zuse-Institut Berlin (ZIB), entwickelte Bildanalysemethode wurden die Strukturdaten visualisiert. Aus dem Bilddatensatz konnte bereits in der Rückwärtsrechnung eine Kornverteilungslinie zur Validierung generiert und mit experimentell ermittelten Sieblinien verglichen werden. Des Weiteren wurden in Säulenexperimenten Kornumlagerungsprozesse unter der Verwendung von CT-Aufnahmen beobachtet. Als eine weitere Möglichkeit zur Beschreibung von Gefüge- und Porenstrukturen wurden Kugelpackungen modelliert und deren Strukturdaten ermittelt. Mit einem an der HTWK entwickelten stochastisch-heuristischen Algorithmus lassen sich wirklichkeitsnahe 3D-Gefügemodelle aus kugelförmigen Feststoffpartikeln generieren. Die Kornverteilung ist dabei wählbar. Für die erstellten Gefügemodelle kann der vollständige Porengraph einschließlich der Porengrößen und Engstellen ermittelt und ausgelesen werden. Ein an der BAM entwickelter und durch die BUW erweiterter Säulenversuch unter Verwendung systematisch veränderter Korngemische von natürlichen Gesteinskörnungen und Glaskugeln ergab weitere Aufschlüsse über die strukturbildenden Fraktionen des Korngerüstes. Die Perkolationstheorie ist eine moderne wahrscheinlichkeitstheoretische Methode, um Fluss- und Transportvorgänge innerhalb poröser Medien zu simulieren. Über Porennetzwerkmodelle werden die komplexen Fließwege in der Porenstruktur vereinfacht abgebildet. An der BUW wurde ein 3D-Bond-Perkolationsmodell auf einem simplen kubischen Gitter realisiert, in dem die Gitterknoten die Poren und die Gitterstäbe die Porenengstellen repräsentieren. Lokale und globale Strukturveränderungen infolge Partikeltransports werden über die Analyse von Porenräumen beschrieben. Mit diesem Perkolationsmodell können Aussagen zur lokalen und globalen Strukturveränderung durch Partikeltransport in definierten Bodenvolumen abgeleitet werden. Die hergeleiteten Zusammenhänge zu den suffosiven Materialtransportbedingungen mit der Perkolationstheorie sind für homogene, isotrope und selbstähnliche Erdstoffgefüge gültig. KW - Wasserbau KW - Bodenmechanik PY - 2012 VL - SI 1382/1-2 SP - 1 EP - 24 AN - OPUS4-52427 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -