TY - CONF A1 - de Camargo, Andrea A1 - Arai, Marylyn Setsuko T1 - Upconversion nanoparticles for chemical, physical and biological sensing: from functionalization to point-of-care devices N2 - Among several applications, versatile upconversion nanoparticles (UCNPs) which can convert lower-energy infrared radiation into higher-energy visible or ultraviolet light, have emerged as one of the most powerful tools in the field of chemical, physical and biological sensing. The use of UCNPs in fluorescent sensors allows non-invasive, highly sensitive, and selective detection methods, which are particularly beneficial in environments requiring minimal interference and high precision for analytes that can range from metal ions to biomolecules. In this lecture, an overview and the state of the art will be given, accompanied by examples of our recent contributions to key areas such as chronic disease diagnostics, bacterial sensing, and multifunctionally responsive nanoplatforms: (1) An Enhanced Luminescence Lateral-Flow Assay (ELLA) designed for rapid (< 15 min) and early detection of acute kidney injury biomarkers in urine samples, using a commercial cell phone camera, will be presented. The platform is based on Er³⁺- and Tm³⁺-doped UCNPs whose emissions intensities are 40-fold enhanced by an Au-coated mesoporous silica shell, enabling the accurate detection of KIM-1 and NGAL biomarkers with detection limits as low as 0.23 ng/mL; (2) Also, a multifunctional nanoplatform that combines Tm³⁺-doped UCNPs with a Cu(I) complex for applications in oxygen sensing, optical thermometry, and emission colour tuning will be presented. The platform utilizes Luminescent Resonance Energy Transfer (LRET) to achieve efficient energy transfer, enabling red emission from the Cu(I) complex while allowing the use of the UCNP’s original emissions for thermometry. The dual functionality allows sensitive O2 detection and temperature measurements, with relative sensitivities of up to 1% K⁻¹; (3) The critical challenge of rapid bacterial detection and differentiation was addressed by the development of a novel UCNP-based sensor. By functionalizing UCNPs with the antibiotics - vancomycin for Gram-(+) and polymyxin-B for Gram-(-), and using Au nanoparticles as intensity quenchers, the sensor leverages a ratiometric "turn-on" mechanism for selective detection of the bacteria, through changes in the green/red (G/R) ratio for Er-UCNP@PEG4-Van, and blue/red (B/R) ratio for Tm-UCNP@PEG4-Poly. By this approach, differentiation was possible over a wide concentration range of bacteria (0.05 to 5 x 105 CFU/mL) with high correlation with actual bacterial counts (r = 0.99 for S. aureus, r = 0.91 for E. coli); (4) Recently, we have demonstrated a water dispersable ratiometric pH-nanosensor based on host-guest interaction of Tm3+/Yb3+ co-doped UCNPs functionalized with b-cyclodextrin (b-CD) and a pH-responsive nitrobenzoxadiazol dye modified with adamantane (NBD-Ad). The sensor shows a ratiometric emission response (blue/red) over a pH range of 8.0 – 11.0 with high reproducibility, excellent reusability and selectivity, even in the presence of interferents. Together, the presented examples highlight the versatility and potential of UCNPs to develop novel sensors, offering measurable advances in diagnostics, environmental monitoring, and beyond. T2 - Shift2025 - Spectral shaping for biomedical and energy applications CY - Tenerife, Spain DA - 13.10.2025 KW - Upconverting nanoparticles KW - Fluorescent sensors KW - Point-of-care devices PY - 2025 AN - OPUS4-65282 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krüger, Jörg T1 - Unwanted X-ray emission in ultrashort pulse laser processing: From metallic to biological materials N2 - Ultrashort laser pulses have become established in many industrial processes. Additionally, they are also an integral part of medical applications especially in ophthalmology and to some extent in dentistry. The availability of highly repetitive powerful laser sources and advanced laser beam control systems have favored these developments. However, the laser processing may be accompanied by the generation of unwanted X-rays. Small doses per laser pulse can accumulate to significant dose levels at high laser pulse repetition rates. Moreover, burst mode processing increases the X-ray dose rates compared to single pulse use and results in X-ray photon energies up to 40 keV for tungsten targets. For laser treatment of human teeth, clearly noticeable X-ray skin dose rates can be found. The paper summarizes the current state of the art in the field of undesired generation of X-ray radiation during ultrashort pulse laser processing in air. T2 - Lasers in Manufacturing 2023 (LiM 2023) CY - Munich, Germany DA - 26.06.2023 KW - Ultrashort laser pulses KW - Laser-induced X-ray emission KW - Secondary hazard PY - 2023 AN - OPUS4-57816 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rabin, Ira T1 - Unveiling the use of writing materials in Carolingian manuscripts N2 - After having been neglected for a long time, materiality is nowadays of great interest in the study of manuscripts. This allows us to explore the variety (and potential coexistence) of different inks and pigments in type and composition in their use over time and geographical area. In this presentation, we aim to contribute to their study through archaeometric analyses of black and red inks used in Carolingian manuscripts copied between the 8th and the 10th centuries. These analyses are based on an interdisciplinary strategy, bringing together knowledge from the humanities and natural sciences to understand the global use of black and red inks in the Carolingian Empire. In this regard, we adopted a non-invasive protocol that included near-infrared imaging and X-ray fluorescence spectroscopy for on-site measurements supported by historical and palaeographic analysis. The results have been collected in the framework of two projects at the University of Hamburg in close collaboration with the Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin (BAM) and will be compared with several other archaeometric studies of contemporary manuscripts. T2 - Novel approaches to Digital Codicology CY - Tours, France DA - 10.05.2023 KW - Carolingian manuscripts KW - Historick inks KW - Pigments PY - 2023 AN - OPUS4-61199 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Leers, K. A1 - Herzel, Hannes T1 - Untersuchungen zur agronomischen Wirksamkeit des R-Rhenania Phosphats aus der ersten großtechnischen Anlage N2 - Aufgrund ihrer Phosphorgehalte bieten Klärschlammaschen (KSA) Potentiale für die Herstellung von Phosphatdüngern. Da die agronomische Wirksamkeit von KSA häufig gering ist, bedarf es einer Aufbereitung. Diese kann sowohl vor oder während der Verbrennung des Klärschlamms als auch nachgeschaltet durch eine Aufbereitung der KSA erfolgen. Mit dem nachgeschalteten, thermochemischen AshDec® Verfahren können unter Hinzugabe eines Natrium-Additivs bereits wirksame aschebasierte Düngerprodukte aus KSA hergestellt werden. Im Rahmen des BMBF-Projekts „R-Rhenania“ wurde auf dieser Basis ein thermochemisches Verfahren für eine Rostfeuerung entwickelt, bei dem die Zugabe des Natrium-Additivs direkt bei der Klärschlammverbrennung erfolgt. So sollen die hochwirksamen aschebasierten Dünger direkt bei der Klärschlammverbrennung entstehen (R-Rhenania-Prozess). Der Vergleich von Produkten aus beiden Prozessen (R-Rhenania und nachgeschaltetes AshDec Verfahren) zeigt, dass die chemische Zusammensetzung vergleichbar ist. In Versuc T2 - Berliner Klärschlamm Konferenz CY - Berlin, Germany DA - 11.11.2024 KW - Phosphor KW - Recycling KW - Dünger KW - Monoverbrennung KW - Klärschlamm PY - 2024 AN - OPUS4-61908 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ebell, Gino T1 - Untersuchungen und Schadensaufklärung zur Carolabrücke in Dresden N2 - Spannstahlbrücken die in der Vergangenheit mir vergüteten Spannstählen errichtet worden sind können unter ungünstigen Gegebenheiten bei deren Erstellung signifikante Probleme hinsichtlich der Tragfähigkeit bekommen. Im Speziellen kann die wasserstoffinduzierte Spannungsrisskorrosion hier bei der Errichtung der Brückenbauwerke Anrisse an den Spanndrähten erzeugt haben die Jahre später zum Versagen der Brücke führen können. Die Präsentation im Speziellen behandelt den Teileinsturz der Carolabrücke in Dresden. T2 - Workshop Institut Feuerverzinken CY - Altdorf bei Nürnberg, Germany DA - 02.04.2025 KW - Wasserstoff KW - Korrosion KW - Spannungsrisskorrosion PY - 2025 AN - OPUS4-62906 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Traub, Heike T1 - Unraveling the interaction of MRI contrast agents with tissue using LA ICP MS N2 - Laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS) is increasingly used to study the distribution of metal-containing drugs, imaging probes and nanomaterials in connection with disease related changes and therapy progress. Additionally, biomolecules can be detected indirectly by using metal-tagged antibodies. The extracellular matrix (ECM) is, besides the cells, an important component of all body tissues. The macromolecular network of the ECM consists of structural proteins (e.g., collagen, elastin) and proteoglycans composed of highly negatively charged carbohydrates, the glycosaminoglycans (GAGs), which are covalently linked to a protein core. Many diseases, including inflammatory processes and tumors, are associated with characteristic ECM changes at an early stage. Recent studies have shown that contrast agents for magnetic resonance imaging (MRI), which are based on gadolinium containing chelate complexes or iron oxide nanoparticles, can bind themselves to ECM components. To elucidate the role of GAGs like keratan sulfate (KS) and its modification state in disease, highly specific tools are necessary. As a complement to conventional immunohistochemistry LA-ICP-MS was applied to investigate the distribution of KS in tissue thin sections using a well characterized anti-KS antibody labelled with metal ions. Furthermore, LA-ICP-MS was used for the detection of MRI contrast agents and the identification of their target cells and molecules in tissue samples from animal models, e.g. for cardiovascular diseases. The results show the possibilities of LA-ICP-MS for the elucidation of pathological tissue changes. T2 - European Workshop on Laser Ablation (EWLA 2022) CY - Berne, Switzerland DA - 12.07.2022 KW - Laser ablation KW - Imaging KW - ICP-MS KW - Antibody PY - 2022 AN - OPUS4-55315 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krüger, Jörg T1 - Unerwünschte Röntgenemission bei der UKP-Lasermaterialbearbeitung N2 - Der Vortrag fasst aktuelle Aspekte zum unerwünschten Auftreten von Röntgenstrahlung bei der Ultrakurzpuls-Lasermaterialbearbeitung zusammen. Es werden Einflussparameter, Grenzwerte, Schutzmaßnahmen, Fragen der Abschirmung und rechtliche Gesichtspunkte diskutiert. T2 - Bayerische Laserschutztage 2022 CY - Online meeting DA - 18.01.2022 KW - Ultrakurze Laserpulse KW - Materialbearbeitung KW - Röntgenstrahlung KW - Strahlenschutz PY - 2022 AN - OPUS4-54259 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Emmerling, Franziska T1 - Understanding mechanochemical reactions: Real-time insights and collaborative research N2 - Mechanochemistry has become a compelling method for producing (new) molecule s and mate-rials, but the inner workings of the milling jars remain a fascinating mystery. Advances in this field include tailor-made chemical systems and real-time revelations using techniques such as XRD and Raman spectroscopy. This talk will discuss our recent progress in using X-ray diffraction and sophisticated spectros-copy to observe reactions in various material systems during ball milling and extrusion in real-time. The complexity of mechanochemical reactions spans multiple scales and requires a holistic ap-proach. The categorisation of reactions by investigative methods precedes the exploration of real-time analysis that reveals macroscopic processes using synchrotron techniques. During this exploration, one resounding realisation remains: We are on the threshold of under-standing. The complexity of mechanochemistry requires a collective effort, drawing on the ex-pertise of a diverse community. As we unravel the web of mechanochemical phenomena, we acknowledge the collaborative nature of this ongoing journey. T2 - CMCC Mechanochemistry Discussions CY - Online meeting DA - 21.09.2023 KW - Mechanochemistry KW - In situ PY - 2023 AN - OPUS4-59026 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Emmerling, Franziska T1 - Understanding mechanochemical reactions: Real-time insights and collaborative research N2 - Mechanochemistry emerges as a potent, environmentally friendly, and straightforward approach for crafting novel multicomponent crystal systems. Various milling parameters, including milling frequency, time, filling degree of the milling jar, ball diameter, vessel size, degree of milling ball filling, and material of jars, are recognized influencers on the mechanisms and rates of product formation. Despite the growing interest in mechanochemistry, there exists a gap in understanding the mechanistic aspects of mechanochemical reactivity and selectivity. To address this, diverse analytical methods and their combinations, such as powder X-ray diffraction, X-ray absorption spectroscopy, NMR, Raman spectroscopy, and thermography, have been developed for real-time, in situ monitoring of mechanochemical transformations. This discussion centers on our recent findings, specifically investigating the formation of (polymorphic) cocrystals and metal-organic frameworks. Through these studies, we aim to unravel the impact of milling parameters and reaction sequences on the formation mechanism and kinetics. Notably, in the mechanochemical chlorination reaction of hydantoin, normalizing kinetic profiles to the volume of the milling ball unequivocally demonstrates the conservation of milling reaction kinetics. In this ball-milling transformation, physical kinetics outweigh chemical factors in determining reaction rates. Attempting to interpret such kinetics solely through chemical terms poses a risk of misinterpretation. Our results highlight that time-resolved in situ investigations of milling reactions provide a novel avenue for fine-tuning and optimizing mechanochemical processes. T2 - PhD Seminar CY - Online meeting DA - 12.10.2023 KW - Mechanochemistry KW - In situ PY - 2023 AN - OPUS4-59022 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Emmerling, Franziska T1 - Understanding mechanochemical reactions: Real-time insights and collaborative research N2 - Mechanochemistry emerges as a potent, environmentally friendly, and straightforward approach for crafting novel multicomponent crystal systems. Various milling parameters, including milling frequency, time, filling degree of the milling jar, ball diameter, vessel size, degree of milling ball filling, and material of jars, are recognized influencers on the mechanisms and rates of product formation. Despite the growing interest in mechanochemistry, there exists a gap in understanding the mechanistic aspects of mechanochemical reactivity and selectivity. To address this, diverse analytical methods and their combinations, such as powder X-ray diffraction, X-ray absorption spectroscopy, NMR, Raman spectroscopy, and thermography, have been developed for real-time, in situ monitoring of mechanochemical transformations. This discussion centers on our recent findings, specifically investigating the formation of (polymorphic) cocrystals and metal-organic frameworks. Through these studies, we aim to unravel the impact of milling parameters and reaction sequences on the formation mechanism and kinetics. Notably, in the mechanochemical chlorination reaction of hydantoin, normalizing kinetic profiles to the volume of the milling ball unequivocally demonstrates the conservation of milling reaction kinetics. In this ball-milling transformation, physical kinetics outweigh chemical factors in determining reaction rates. Attempting to interpret such kinetics solely through chemical terms poses a risk of misinterpretation. Our results highlight that time-resolved in situ investigations of milling reactions provide a novel avenue for fine-tuning and optimizing mechanochemical processes. T2 - Brimingham Green chemistry CY - Birmingham, England DA - 08.09.2023 KW - Mechanochemistry KW - Green Chemistry PY - 2023 AN - OPUS4-59024 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - George, Janine T1 - Understanding and Machine Learning of Materials Properties with Quantum-Chemical Bonding Analysis N2 - Bonds and local atomic environments are crucial descriptors for material properties. They have been used to create design rules for materials and are used as features in machine learning of material properties. This talk will show how our recently developed tools, that automatically perform quantum chemical bond analysis and enable the study of chemical bonds and local atomic environments, accelerate and improve the development of such heuristics and machine-learned models for materials properties. T2 - Accelerate Conference 2023 CY - Toronto, Canada DA - 22.08.2023 KW - Automation KW - DFT KW - Bonds PY - 2023 AN - OPUS4-58131 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Battistella, Beatrice T1 - Uncovering Li-ion Battery Degradation: Possibilities Offered by GD-MS Analysis N2 - Uncovering Li-ion Battery Degradation: Possibilities Offered by GD-MS Analysis Since their introduction, lithium-ion batteries (LIBs) have revolutionized the energy storage market, which they now dominate thanks to their high energy density, power capability, and efficiency.1, 2 Despite widespread adoption, global demand for LIBs is projected to grow by around 27% per year.3 This raises concerns about the availability of critical minerals essential to LIB production. Meeting future demand will therefore require next-generation LIBs—an ambition that hinges on a deeper understanding of the degradation processes that limit performance and lifetime. Because LIBs are chemically and physically complex systems, capacity fade stems from multiple degradation phenomena that act concurrently as cells age.4 In particular, the formation and growth of interfacial layers at the electrodes during repeated charge–discharge cycling make a substantial contribution to component degradation.5 Glow Discharge Mass Spectrometry (GD-MS) offers depth-resolved elemental and isotopic analysis of battery electrodes and has proven to be a powerful tool for tracking degradation in LIBs. Using a ASTRUM Swift GD-MS spectrometer, we identified degradation pathways in both cathodes and anodes across various cell chemistries, linking electrochemical behavior with changes in structure and elemental distributions. These insights help clarify the mechanisms that accelerate aging and capacity loss. T2 - Nu Instruments Webinar CY - Online meeting DA - 15.10.2025 KW - Li-ion Batteries KW - Isotope KW - LA-ICP-MS KW - GD-MS PY - 2025 AN - OPUS4-64396 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schlegel, Moritz-Caspar T1 - Umsetzung der Ökodesign-Verordnung - Wie wird die Beteiligung der relevanten Stakeholder organisiert? N2 - Überblick über die nationale und europäische Stakeholder-Konsultation zu EU-Rechtssetzungsprozessen zur Ökodesign-Rahmenverordnung (ESPR) und diesbezüglicher Produktverordnungen, sowie Benennung von Möglichkeiten der Stakeholder-Koordination durch Normungsorganisationen. T2 - BDI AK Circular Economy CY - Online meeting DA - 18.03.2025 KW - Circular economy KW - Rechtssetzung KW - Normung KW - Politikberatung KW - Ecodesign PY - 2025 AN - OPUS4-62735 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröpfer, Dirk T1 - Ultraschallunterstütztes Fräsen innovativer metallischer Werkstoffe zur Optimierung von Oberflächenintegrität und Werkzeugverschleiß Neueste Erkenntnisse und Perspektiven im Kontext der Komponentensicherheit N2 - Der Vortrag behandelt ultraschallunterstütztes Fräsen als innovative Technologie zur Bearbeitung schwer zerspanbarer metallischer Werkstoffe und deren Einfluss auf Oberflächenintegrität, Werkzeugverschleiß und Komponentensicherheit. Ausgangspunkt ist die Herausforderung durch hohe Festigkeit, heterogene Gefüge und Eigenspannungen bei konventioneller und additiver Fertigung (z. B. Ni-, Co-Legierungen, Eisen-Aluminide). Diese Faktoren führen zu erhöhten Prozesskräften, Werkzeugverschleiß und nachteiligen Oberflächeneigenschaften. Ultraschallunterstützung reduziert Zerspankräfte, stabilisiert Prozesse bei AM-Bauteilen und verbessert die Oberflächengüte durch Einbringung von Druckeigenspannungen. Untersuchungen zeigen: Optimale Amplituden (ca. 4 µm) minimieren Eigenspannungen und Defekte, erhöhen die Ermüdungsfestigkeit und verlängern die Werkzeugstandzeit. Bei Eisen-Aluminiden und DED-Arc-gefertigten Bauteilen konnten deutliche Verbesserungen in Rauheit, Kraftverlauf und Verschleiß erzielt werden. Für Co-/Ni-Legierungen wurde zusätzlich die Wirksamkeit durch Legierungsmodifikation nachgewiesen. Perspektivisch bietet die Technologie Potenzial für Lebensdauersteigerung hochfester Bauteile, Integration von Oberflächenverfestigung in den Fräsprozess und Reduktion von Nachbearbeitungsschritten. Geplante Projekte adressieren Hochentropielegierungen, Mehrkomponentenwerkstoffe und hybride Fertigungsstrategien. Insgesamt zeigt sich, dass US-Fräsen eine Schlüsselrolle für ressourceneffiziente, sichere und leistungsfähige Komponenten in Leichtbau und Hochtemperaturanwendungen einnehmen kann. T2 - 4. Wissenschaftliches Forum zur ULTRASONIC-Bearbeitung CY - Jena, Germany DA - 12.11.2025 KW - Ultraschallunterstütztes Fräsen KW - Oberflächenintegrität KW - Werkzeugverschleiß KW - Zerspankräfte KW - Additive Fertigung (DED-Arc, AM) KW - Eisen-Aluminid KW - Co-/Ni-Legierungen KW - Ermüdungsfestigkeit KW - Eigenspannungen KW - Lebensdauersteigerung KW - Hybridfertigung KW - Hochentropielegierungen (MPEA) PY - 2025 AN - OPUS4-65240 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Witte, Julien T1 - Ultraschallunterstützte Zerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide schwer spanbarer Werkstoffe N2 - Das hybride Fertigungsverfahren der ultraschallunterstützen Zerspanung wird mit geometrisch unbestimmter Schneide wie bspw. dem Schleifen bereits erfolgreich in der Industrie eingesetzt und verspricht auch unter Verwendung von Werkzeugen mit geometrisch bestimmter Schneide vielversprechende Vorteile gegenüber den konventionellen spanenden Fertigungsverfahren. In den letzten Jahren wurden an der BAM positive Ergebnisse beim ultraschallunterstützten Fräsen (USAM) von schwer spanbaren Werkstoffen wie z.B. Ni-/Co-Legierungen oder Eisenaluminid für den Leichtbau erzielt aber auch die Finishbearbeitung von schweißtechnisch generierten Bauteilen (AM) bspw. aus FeNi36 konnte hinsichtlich erreichbarer Werkzeuglebensdauer sowie Oberflächenintegrität zur Verbesserung der Komponentensicherheit beitragen. Die mittels USAM erzeugten Oberflächen erscheinen homogener und weisen weniger Defekte infolge des Materialabtrags auf, was sich ebenfalls in verringerten Rauheitskennwerten abbildet. Durch die geringere thermo-mechanische Belastung der Bauteiloberfläche sind Eigenschaftsdegradationen zusätzlich reduziert. Besonders großes Zukunftspotenzial besitzt das ultraschallunterstütze Fräsen durch die Erzeugung von erwünschten Druckeigenspannungen bis unter die Bauteiloberfläche, was auf die oszillierende Wirkung der Werkzeugschneide - vergleichbar mit einem Strahlprozess - zurückzuführen ist. Druckeigenspannungen tragen maßgeblich zur Risssicherheit hochbelasteter Komponenten bei wie sie bspw. in Turbinen vorzufinden sind und können somit zum Leichtbau und zur Ressourceneffizienz beitragen. T2 - Technologietag Ultrasonic DMG MORI 2023 CY - Stipshausen, Germany DA - 11.10.2023 KW - Ultraschallunterstütztes Fräsen KW - Oberflächenintegrität KW - Werkzeuglebensdauer KW - Schwer zerspanbare Werkstoffe PY - 2023 AN - OPUS4-59384 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bonse, Jörn T1 - Ultrakurzpulslaser induzierte Oxidschichten zur Reduktion von Reibung und Verschleiß auf Metalloberflächen N2 - Die Reduktion von Reibung und Verschleiß in technischen Systemen bietet ein großes Potenzial zur Reduktion von CO2-Emissionen. Dieser Beitrag diskutiert die Erzeugung und tribologische Charakterisierung von Ultrakurzpuls-generierten Nano- und Mikrostrukturen auf Metallen (Stahl, Titan). Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Rolle der laserinduzierten Oxidschicht im Zusammenspiel mit verschleißreduzierenden Additiven in ölbasierten Schmiermitteln gerichtet. T2 - Workshop "Nachhaltigkeit durch Tribologische Schichten" - Europäische Forschungsgesellschaft Dünne Schichten e.V. CY - Karlsruhe, Germany DA - 17.05.2022 KW - Laser-induzierte periodische Oberflächenstrukturen KW - Reibungsreduktion KW - Verschleißreduktion KW - Oberflächenmodifikation KW - Oxidation KW - Additive PY - 2022 AN - OPUS4-54849 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bonse, Jörn T1 - Ultrafast optical probing of laser-induced formation of periodic surface nanostructures N2 - Laser-induced Periodic Surface Structures (LIPSS, ripples) are a universal phenomenon and can be generated in a contactless, single-step process on almost any type of solid upon irradiation with intense laser pulses. They represent a (quasi-)periodic modulation of the surface topography in the form of a linear grating and are typically formed in a “self-ordered” way in the focus of a coherent laser beam. Thus, they are often accompanying laser material processing applications. The structural sizes of LIPSS typically range from several micrometers down to less than 100 nanometers – far beyond the optical diffraction limit – while their orientations exhibit a clear correlation with the local polarization direction of the laser radiation. From a theoretical point of view, a controversial debate has emerged during the last decades, whether LIPSS originate from electromagnetic effects (seeded already during the laser irradiation) – or whether they emerge from matter-reorganization processes (distinctly after the laser irradiation). From a practical point of view, however, LIPSS represent a simple and robust way for the nanostructuring of solids that allows creating a wide range of different surface functionalities featuring applications in optics, tribology, medicine, energy technologies, etc. The presentation provides an overview of current theories on LIPSS and the quest to achieve ever smaller surface nanostructures. The historical development of the fundamental ideas behind LIPSS is presented, together with experimental approaches that make it possible to distinguish between the various LIPSS formation scenarios. Time-resolved experimental methods are required to investigate the dynamics of their formation. The presentation focuses on ultrafast time-resolved optical (pump-probe) techniques that can be used for localized point measurements or microscopic imaging, utilizing the reflection, diffraction, or coherent scattering of the probe radiation at the emerging LIPSS, while simultaneously capturing information about rapid melting, ablation, and solidification phenomena. However, given the sub-micrometric spatial periods of LIPSS, their analysis using optical radiation employed in far-field techniques remained a challenge. Therefore, short wavelengths of the probe beam in the UV range or even below are required to overcome the diffraction limit imposed in the optical spectral range. Fourth-generation light sources, namely short-wavelength (XUV or X-ray) short-pulse free-electron lasers (FELs), offer new and fascinating possibilities for resolving laser-induced structure formation on surfaces in the sub-micrometer to nanometer range and in time domains from picoseconds to several nanoseconds with a resolution in the sub-picosecond regime. On laser-irradiated semiconductor surfaces, this unique spatio-temporal resolution enables the detection of early signs of coherent/plasmonic electromagnetic scattering effects, followed by the excitation of hydrodynamic capillary waves – providing new insights into the above-mentioned debate. Recent experiments at the European XFEL used fs-time-resolved small-angle X-ray scattering (fs-SAXS) and even fs-time-resolved grazing incidence small-angle X-ray scattering (fs-GISAXS), combined with grazing-incidence diffraction (fs-GID), to reveal the dynamics of the formation of nanometric LIPSS on metals. T2 - CINSaT Herbstkolloquium 2025 CY - Kassel, Germany DA - 05.11.2025 KW - Laser-induced periodic surface structures (LIPSS) KW - Ultrashort laser pulses KW - Pump-probe measurements KW - Free-electron laser KW - Small angle X-ray scattering (SAXS) PY - 2025 AN - OPUS4-64633 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tang, Chi-Long T1 - UFP-Emission beim 3D-Druck N2 - Desktop-3D-Drucker haben in der letzten Dekade große Popularität in Bildungseinrichtungen, kleinen Unternehmen und Privathaushalten erlangt. Weit verbreitet ist mittlerweile die „Fused Filament Fabrication (FFF)“ Technologie. Hier wird ein thermoplastisches Filament geschmolzen, durch eine Metalldüse extrudiert und anschließend schichtweise so auf ein Druckbett aufgetragen, dass ein 3D-Objekt entsteht. Das Filamentmaterial wird dabei thermisch stark belastet, was zur Emission von Aerosolen sowie flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) führt. Dabei werden hauptsächlich ultrafeine Partikel (UFP, dP < 100 nm) freigesetzt werden, die sogar in manchen Fällen im sub-4nm Größenbereich einen signifikanten Anteil ausmachen können (Tang und Seeger 2024). Die gesundheitliche Relevanz eingeatmeter UFP ist durch sehr viele Studien gut belegt. Während eines i.d.R. mehrstündigen FFF-Druckvorgangs wird ein Anwender mit diesen Luftschadstoffen im Innenraum exponiert, häufig ohne eine Einschätzung des damit verbundenen Risikos zu haben. Die Exposition kann durch technische Faktoren (z.B. Druckerausstattung und -einstellung, Innenraumventilation), aber auch erheblich durch die Filamentauswahl beeinflusst werden. Unser Vorschlag zur Risikominderung besteht in der Auszeichnung emissionsarmer Filamentprodukte mit dem Umweltzeichen „Blauer Engel“, um so den Verbrauchern eine fundierte Auswahl zu ermöglichen. In unserem Projekt entwickeln wir dafür ein kammerbasiertes, standardisierbares und robustes Prüfverfahren zur vergleichenden Messung der Emission aus Filamenten. Mit dem Strangdruck-Verfahren (engl. Strand Printing Method, SPM) wird eine festgelegte Filamentlänge mit konstanter Rate extrudiert und auf dem Druckbett abgelegt, ohne dabei ein 3D-Objekt aufzubauen. Diese Vorgehensweise reduziert den Einfluss experimentell schlecht zu kontrollierender Faktoren sowie die Ausfallquote. Eine detaillierte Beschreibung und die Vorteile von SPM werden in Tang und Seeger (2022) erläutert. SPM wurde bereits für 44 Filamentprodukte aus unterschiedlichen Polymeren und Additiven als Vergleichstest angewendet. Alle Messungen wurden in einer klimatisierten 1 m³-Emissionsprüfkammer durchgeführt. Die Gesamtanzahl der emittierten Partikel (TP) dient als Beurteilungsmaß, in Anlehnung an die Vergabegrundlage DE-UZ-219 des Umweltzeichens Blauer Engel für Laserdrucker. Unter den getesteten Filamentprodukten variiert TP um ca. vier Größenordnungen (1E+9 ≤ TP ≤ 1E+13). Auch innerhalb jeder der untersuchten Polymergruppen variierte TP signifikant. Die Partikelemission kann daher nicht allein nach dem Basispolymer kategorisiert werden. Unsere Resultate belegen, dass die Stärke der Partikelemission eher eine charakteristische und individuelle Eigenschaft eines Filamentproduktes ist. Die Herkunft der Polymere, die herstellerspezifischen Additive sowie die nicht deklarierte Verunreinigungen können einen starken Einfluss auf die Emission haben. Die Auszeichnung von emissionsarmen Filament-produkten verspricht somit eine einfache, aber effektive Maßnahme zu sein, um Verbrauchern eine Minderung des Expositionsrisikos beim FFF-3D-Druck zu ermöglichen. T2 - 5. Symposium "Ultrafeinstaub in der Atmosphäre und in Innenräumen" CY - Berlin, Germany DA - 16.09.2024 KW - 3D-Druck KW - Ultrafeine Partikel KW - Innenraumemission KW - Luftschadstoffe KW - Emissionsprüfung PY - 2024 AN - OPUS4-61067 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Günster, Jens A1 - Sänger, Johanna A1 - Pauw, Brian Richard T1 - Two-Photon-Polymerization for Ceramics Powder Processing N2 - Manipulating ceramic powder compacts and ceramic suspensions (slurries) within their volume with light requires a minimum transparency of the materials. Compared to polymers and metals, ceramic materials are unique as they offer a wide electronic band gap and thus a wide optical window of transparency. The optical window typically ranges from below 0.3 µm up to 5µm wavelength. Hence, to penetrate with laser light into the volume of a ceramic powder compound its light scattering properties need to be investigated and tailored. In the present study we introduce the physical background and material development strategies to apply two-photon-polymerization (2PP) for the additive manufacture of filigree structures within the volume of ceramic slurries. T2 - DKG Jahrestagung 2023 CY - Jena, Germany DA - 27.03.2023 KW - Additive Manufacturing KW - Transparent ceramics PY - 2023 AN - OPUS4-59880 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Holtappels, Kai T1 - Trust in Hydrogen Technologies - Safety Issues in the Hydrogen Value Chain N2 - In June 2020, updated in July 2023, the German government presented the National Hydrogen Strategy (NHS), its first strategy for achieving the goals of its hydrogen policy. The NHS sets out a coherent framework for action for the future production, transportation and use of hydrogen and its derivatives, including the corresponding research, innovations and investments. Various measures have been defined to achieve goals such as the decarbonization of various sectors and the market introduction of hydrogen technologies. This will ultimately lead to the introduction of many “new” technologies in many areas of our daily lives, which will only be successful if decision-makers and the public are convinced that these technologies are safe. Therefore, the safety of hydrogen technologies is an important pillar in gaining and maintaining confidence in these new technologies. Safety must keep pace with, or better still anticipate, trends in technological development in order to avoid overly conservative and expensive s T2 - 10th World Energy Congress (WEC 2024) CY - Singapore DA - 12.11.2024 KW - Hydrogen Safety KW - Trustworthiness KW - Safety research KW - Accidents PY - 2024 AN - OPUS4-62174 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -