TY - JOUR A1 - Tang, Lei A1 - Magdysyuk, Oxana V. A1 - Jiang, Fuqing A1 - Wang, Yiqiang A1 - Evans, Alexander A1 - Kabra, Saurabh A1 - Cai, Biao T1 - Mechanical performance and deformation mechanisms at cryogenic temperatures of 316L stainless steel processed by laser powder bed fusion: In situ neutron diffraction N2 - Manufacturing austenitic stainless steels (ASSs) using additive manufacturing is of great interest for cryogenic applications. Here, the mechanical and microstructural responses of a 316L ASS built by laser powder bed fusion were revealed by performing in situ neutron diffraction tensile tests at the low-temperature range (from 373 to 10 K). The stacking fault energy almost linearly decreased from 29.2 ± 3.1 mJm⁻² at 373 K to 7.5 ± 1.7 mJm⁻² at 10 K, with a slope of 0.06 mJm⁻²K⁻¹, leading to the transition of the dominant deformation mechanism from strain-induced twinning to martensite formation. As a result, excellent combinations of strength and ductility were achieved at the low-temperature range. KW - Condensed Matter Physics KW - General Materials Science KW - Mechanics of Materials KW - Metals and Alloys KW - Mechanical Engineering PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2022.114806 SN - 1359-6462 VL - 218 SP - 1 EP - 7 PB - Elsevier BV CY - Amsterdam AN - OPUS4-59317 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR ED - Bruno, Giovanni T1 - Micro Non-Destructive Testing and Evaluation N2 - What is meant by ‘Micro Non-Destructive Testing and Evaluation’? This was the central subject of debate in this Special Issue. At present, sub-millimeter-size components or even assemblies are pervading the industrial and scientific world. Classic examples are electronic devices and watches (as well as parts thereof), but recent examples encompass additively manufactured lattice structures, stents, or other microparts. Moreover, most assemblies contain micro-components. Testing such components or their miniaturized parts would fit well within the topic of micro non-destructive testing and evaluation. In all cases, performance and integrity testing, quality control, and dimensional tolerances need to be measured at the sub-millimeter level (ideally with a spatial resolution of about a micron); most of the time, such features and components are embedded in much larger assemblies, which also need to be taken into account. The solution to this dilemma (i.e. measuring large parts with high resolution) depends on the part and on the problem under consideration. Another possible definition of micro non-destructive testing and evaluation can relate to the characterization of micro-features (e.g., the microstructure) in much larger specimens, such as damage in concrete cores or porosity in additively manufactured components. A further aspect is the use of microscopic probes to evaluate macroscopic properties. This is the case, for instance but not at all exclusively, in the use of diffraction techniques to determine macroscopic stress. The splits between testing and characterization at the micro-level (or of micro parts) from one side and handling of macroscopic assemblies on the other represent a great challenge for many fields of materials characterization. On top of that, including the use of microscopic methods to test integrity would add a further level of complexity. Imaging, mechanical testing, non-destructive testing, measurement of properties, structural health monitoring, and dimensional metrology all need to be re-defined if we want to cope with the multi-faceted topic of micro non-destructive testing and evaluation. The challenge has already been accepted by the scientific and engineering communities for a while but is still far from being universally tackled. This Special Issue yields an interesting answer to the questions posed above. It presents the progress made and the different aspects of the challenge as well as at indicates the paths for the future of NDT&E. KW - Neutron Diffraction KW - Ultrasound KW - Eddy Currents KW - X-ray Computed Tomography KW - Mechanical Properties KW - Residual Stress KW - Defects PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-570321 SN - 978-3-0365-6180-6 DO - https://doi.org/10.3390/books978-3-0365-6180-6 SN - 1996-1944 SP - 1 EP - 304 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-57032 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Agudo Jácome, Leonardo A1 - Manzoni, Anna Maria T1 - Elementverteilung in Hochentropiewürfelchen N2 - Seit Beginn der Luftfahrt Anfang des letzten Jahrhunderts ist die Menschheit auf der Suche nach neuen Materialien, die das Abenteuer Fliegen sicherer, angenehmer, schneller und rentabler gestalten. Hochentropielegierungen sind solche vielversprechenden Materialien. Die richtige Analytik hilft dabei, besser zu verstehen, wie deren Zusammensetzung und atomare Anordnung die makroskopischen Eigenschaften beeinflusst. KW - Chemically complex alloy KW - Transmissionselektronenmikroskopie KW - Energiedisersive Röntgenspektroskopie PY - 2022 UR - https://www.gdch.de/fileadmin/downloads/Netzwerk_und_Strukturen/Fachgruppen/Analytische_Chemie/Mitteilungsblatt/Internet_AC04-2022.pdf SN - 0939-0065 IS - 4 SP - 12 EP - 14 PB - Gesellschaft Deutscher Chemiker CY - Frankfurt, Main AN - OPUS4-56699 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Michail Ioannis, Chronakis A1 - Marcus, von der Au A1 - Meermann, Björn T1 - Single cell-asymmetrical flow field-flow fractionation/ICP-time of flight-mass spectrometry (sc-AF4/ICP-ToF-MS): an efficient alternative for the cleaning and multielemental analysis of individual cells N2 - Asymmetrical Flow Field-Flow Fractionation (AF4), as a cleaning technique, was combined on-line with the multielemental analytical capabilities of an Inductively Coupled Plasma-Time of Flight-Mass Spectrometer (ICP-ToF-MS). In that manner, the heavy ionic matrix effect of untreated cells' samples can be significantly reduced. As a proof of concept, commercial baker's yeast cells were analysed. KW - AF4 KW - Single Cell KW - Cleaning PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-576419 DO - https://doi.org/10.1039/d2ja00264g SN - 0267-9477 VL - 37 IS - 12 SP - 2691 EP - 2700 PB - Royal Society of Chemistry AN - OPUS4-57641 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bawadkji, O. A1 - Cherri, M. A1 - Schäfer, A. A1 - Herziger, S. A1 - Nickl, Philip A1 - Achazi, K. A1 - Donskyi, Ievgen A1 - Adeli, M. A1 - Haag, R. T1 - One-pot covalent functionalization of 2D black phosphorus by anionic ring opening polymerization N2 - In this work, a one-pot approach for the covalent functionalization of few-layer black phosphorus (BP) by anionic ring opening polymerization of glycidol to obtain multifunctional BP-polyglycerol (BP-PG) with high amphiphilicity for near-infrared-responsive drug delivery and biocompatibility is reported. Straightforward synthesis in combination with exceptional biological and physicochemical properties designates functionalized BP-PG as a promising candidate for a broad range of biomedical applications. KW - 2D nanomaterial KW - Amphiphilicity KW - Black phosphorus KW - Hyperbranched KW - Polyglycerol KW - Water dispersibility PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-568833 DO - https://doi.org/10.1002/admi.202201245 SN - 2196-7350 VL - 9 SP - 1 EP - 8 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim AN - OPUS4-56883 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hong, H. A1 - Part, Florian A1 - Nowack, B. T1 - Prospective dynamic and probabilistic material flow analysis of graphene-based materials in Europe from 2004 to 2030 N2 - As industrial demand for graphene-based materials (GBMs) grows, more attention falls on potential environmental risks. The present article describes a first assessment of the environmental releases of GBMs using dynamic probabilistic material flow analysis. The model considered all current or expected uses of GBMs from 2004 to 2030, during which time there have already been significant changes in how the graphene mass produced is distributed to different product categories. Although the volume of GBM production is expected to grow exponentially in the coming years, outflow from the consumption of products containing GBMs shows only a slightly positive trend due to their long lifetimes and the large in-use stock of some applications (e.g., GBM composites used in wind turbine blades). From consumption and end-of-life phase GBM mass flows in 2030, estimates suggest that more than 50% will be incinerated and oxidized in waste plants, 16% will be landfilled, 12% will be exported out of Europe, and 1.4% of the annual production will flow to the environment. Predicted release concentrations for 2030 are 1.4 ng/L in surface water and 20 μg/kg in sludge-treated soil. This study’s results could be used for prospective environmental risk assessments and as input for environmental fate models. KW - Graphene KW - Graphene-based material (GBM) KW - Material flow analysis KW - Exposure modeling PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-568843 DO - https://doi.org/10.1021/acs.est.2c04002 SN - 0013-936X SN - 1520-5851 VL - 56 SP - 13798 EP - 13809 PB - American Chemical Society CY - Columbus, Ohio AN - OPUS4-56884 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Zinke, R. A1 - Wothe, K. A1 - Dugarev, D. A1 - Götze, O. A1 - Köhler, F. A1 - Schalau, Sebastian A1 - Krause, U. T1 - Uncertainty consideration in CFD-models via response surface modeling: Application on realistic dense and light gas dispersion simulations N2 - Major accidents in the process industry often lead to the release of light or dense gases, which can mean a thread to employees, local residents or to the environment. Possible scenarios are therefore analyzed and evaluated in advance for approval issues. There is a trend, where simple empirical models are being replaced with more complex numerical models. Gaussian dispersion models or models based on dimensional analysis approaches are for example, increasingly replaced by CFD simulations. The main reason for this is the potentially higher accuracy. However, usually scenarios using sharp parameter values are calculated, since comprehensive consideration of parameter distributions via Monte Carlo or Latin Hypercube Sampling fails due to the numerical effort. This includes the risk that the influence of uncertainties on the simulation results is not taken into account. Response surface methods offer an alternative, with which the CFD problem can be mapped onto an algebraic surrogate model. If this is sufficiently precise, parameter sampling can also be carried out with the surrogate as well, as shown in some publications. Previous investigations only demonstrated the basic principle using trivial dispersion models. In this paper two realistic CFD simulations from the plant safety area are considered: VOC emissions from a storage tank and near-ground dense gas emissions. The entire procedure of response surface determination and parameter studies was automated and parallelized for high-performance-computing, and is carried out on the underlying CFD grids. For the CFD simulations as well as for all visualizations, the commercial software ANSYS CFX and the open source software OpenFOAM were used. The aim of this paper is to demonstrate the method using industry-relevant applications as well as to show how this can be used in practical engineering applications. The quality of surrogate modeling, the numerical effort and advantages that can result from the procedure are discussed as well as advantages which may result from taking parameter uncertainties into account in safety studies. KW - CFD KW - Accidental release KW - Response surface methods KW - Air dispersion modeling PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1016/j.jlp.2021.104710 SN - 0950-4230 VL - 75 SP - 1 EP - 10 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-56887 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN T1 - Forschungsprogramm 2022 - 2024 N2 - Der Koalitionsvertrag der Bundesregierung betont in seiner Präambel zur Zukunft Deutschlands in Bezug auf die notwendige Modernisierung, dass „dieser Fortschritt auch mit einem Sicherheitsversprechen einhergehen muss“. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) stellt mit ihrem Auftrag „Sicherheit in Technik und Chemie“ und ihrer über 150-jährigen Kompetenz sicher, dass ein nachhaltiger technischer Fortschritt von einem Sicherheitsversprechen für die Bürger*innen begleitet ist. Durch ihre Interdisziplinarität, die thematische Breite, die langjährige Erfahrung und die unabhängige Rolle als Ressortforschungseinrichtung ist die BAM in einer herausragenden Lage, als zentraler Akteur die Entwicklung unterschiedlichster Technologien unter Berücksichtigung sicherheitstechnischer Aspekte voranzubringen, das Vertrauen der Gesellschaft in diese Technologien sicherzustellen und dadurch die Basis für erfolgreiche Innovationen zu schaffen. Der Fokus ihrer Arbeit liegt auf den fünf Themenfeldern Energie, Infrastruktur, Umwelt, Material und Analytical Sciences. Wichtige Themen betreffen dabei sowohl die Energiewende (Wasserstoff, elektrische Energiespeicher, Windenergie) als auch Bereiche der Technologiesouveränität wie die additive Fertigung, zuverlässige Materialdaten, Zustandsüberwachung und Kreislaufwirtschaft. Die Digitalisierung und den digitalen Wandel unterstützt die BAM in Bezug auf technologieübergreifende Rahmenbedingungen besonders in der Initiative Qualitätsinfrastruktur-Digital (QI-Digital), in der gemeinsam mit weiteren zentralen Akteuren der deutschen QI Lösungen für die Qualitätssicherung in einer digitalisierten Welt entwickelt werden. Grundvoraussetzung für sichere Technologien und Innovationen ist eine leistungsfähige Forschung und Entwicklung ebenso wie Wissens- und Technologietransfer zur Umsetzung von Forschungsergebnissen in marktfähige Produkte und Dienstleistungen. Dafür bildet die Arbeit der BAM eine wichtige Basis. Ihre Forschung ist mit der Wahrnehmung öffentlicher Aufgaben verbunden. Das Forschungsprogramm zeigt Perspektiven im Bereich ihres Aufgabenfeldes sowie ihrer damit verbundenen Forschungsaktivitäten transparent und politisch nutzbar auf und dient darüber hinaus der Koordinierung der Ressortforschung. Das Forschungsprogramm der BAM wird alle zwei Jahre aktualisiert. Es gibt einen Überblick über die aktuellen und zukünftigen Forschungsthemen und die hierfür erforderlichen Rahmenbedingungen. PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-572758 SP - 1 EP - 40 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-57275 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Frenzel, Olivia A1 - Piechotta, C. T1 - Identification of Metabolites and Transformation Products of Bisphenols N2 - Bisphenol A (BPA) is used in Polycarbonate, Polyacrylic resins, Polysulfones, Epoxy resins, and Polyetherimides. It is also used in recycled Polyvinyl chloride [1–3]. BPA has been classified as a substance of very high concern (SVHC) under REACH [4] due to its endocrine disrupting properties. The German competent authorities want to reduce the content of BPA in the environment. Possible substitutes for BPA are Bisphenol B (BPB), Bisphenol E (BPE), Bisphenol F (BPF), or Bisphenol S (BPS), as they are similar in structure. BPA-based materials have a wide area of application especially outside. These outdoor applications are exposed to different external influences, including physical, biological, mechanical and chemical influences. This results in damage and aging of the material with leaching or migration into the environment. There, the substance is transformed by various transformation processes. The emerging metabolites and transformation products (TPs) can have different properties than the parent substance. Understanding the fate and behavior of the emerging pollutants is very important. Therefore, different transformation products of selected bisphenols will be generated and analyzed: To investigate the fate of different bisphenols in water treatment plants technical transformation products [5] will be generated by chlorination, ozonization, the Fenton reaction, and UV-radiation. For the investigation of the fate of Bisphenols in surface water global radiation will be simulated with UVA-lamps Simulation of phase-I-metabolism with an electrochemical cell coupled to mass spectrometry (EC-MS). T2 - Anakon 2023 CY - Vienna, Austria DA - 11.04.2023 KW - Transformation products KW - Bisphenols KW - Metabolites KW - Wastewater KW - Environment PY - 2022 AN - OPUS4-57374 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Nicolai, Marcel A1 - Zeipert, H. A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Johannesmann, S. A1 - Bulling, Jannis A1 - Claes, Leander A1 - Prager, Jens A1 - Henning, B. T1 - Charakterisierung von Haftfestigkeiten mittels geführter Ultraschallwellen N2 - Klebeverbindungen sind aus dem heutigen Leichtbau wie der Automobil- und Luftfahrtindustrie nicht mehr wegzudenken. Durch die Verklebung gleicher oder ungleicher Materialien entstehen viele Vorteile gegenüber konservativen Fügeverfahren wie dem Schweißen oder dem Nieten. Aufgrund hoher Sicherheits- und Qualitätsansprüche wird die Festigkeit dieser Verbindungen jedoch noch immer zerstörend geprüft. Zuverlässige und zufriedenstellende zerstörungsfreie Verfahren, insbesondere um schwache Haftfestigkeiten zu prüfen, sind nicht vorhanden und Thema gegenwärtiger Forschung. Ein Ansatz, der in diesem Projekt verfolgt wird, liegt in der Verwendung geführter Ultraschallwellen und der gezielten Auswertung spezifischer Bereiche des Dispersionsdiagrams, den sogenannten Mode Repulsion Regions, welche eine potenzielle Charakterisierung der Haftfestigkeiten zulassen könnten. Hierzu wurden neben Simulationen mittels der sogenannten SBFEM, zur Findung geeigneter Charakterisierungsparameter, auch experimentelle zerstörungsfreie Untersuchungen von verklebten Zweischichtstrukturen aus Aluminium und Polycarbonat mittels geführter Ultraschallwellen durchgeführt . Hierzu dienten Voruntersuchungen an Stirnabzugsproben mittels zerstörender Validierungsmessungen zur Ermittlung geeigneter Oberflächenbearbeitungen zur Herstellung verschiedener Haftfestigkeiten. Mit Niederdruckplasma behandelte Proben dienten bei den zerstörungsfreien Messungen als ideale Referenzklebung gegenüber den schwächeren Haftfestigkeiten. Es konnten verschiedenste Haftfestigkeiten reproduzierbar hergestellt, zerstörend validiert und zerstörungsfrei mittels geführter Ultraschallwellen untersucht werden. Die Ausprägungen bestimmter Mode Repulsion Regions zeigen eine vielversprechende Sensitivität, welche durch ein geeigneten Parameter charakterisiert werden konnten. T2 - Doktorandenworkshop 2022 CY - Kloster Lehnin, Germany DA - 19.10.2022 KW - Adhesive Bonding KW - Kissing Bonds KW - Ultrasonic Guided Waves KW - NDT KW - SBFEM PY - 2022 AN - OPUS4-57380 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Grimmer, Christoph A1 - Strzelczyk, Rebecca A1 - Horn, Wolfgang A1 - Richter, Matthias T1 - Constant emitting reference material for material test procedures N2 - In industrialised countries more than 80% of the time is spent indoors. Products, such as building materials and furniture, emit volatile organic compounds (VOCs), which are therefore ubiquitous in indoor air. VOC in combination may, under certain environmental and occupational conditions, result in reported sensory irritation and health complaints. Emission concentrations can become further elevated in new or refurbished buildings where the rate of air exchange with fresh ambient air may be limited due to improved energy saving aspects. A healthy indoor environment can be achieved by controlling the sources and by eliminating or limiting the release of harmful substances into the air. One way is to use (building) materials proved to be low emitting. Meanwhile, a worldwide network of professional commercial and non-commercial laboratories performing emission tests for the evaluation of products for interior use has been established. Therefore, comparability of test results must be ensured. A laboratory’s proficiency can be proven by internal and external validation measures that both include the application of suitable emission reference materials (ERM). For the emission test chamber procedure according to EN 16516, no artificial ERM is commercially available. The EU-funded EMPIR project MetrIAQ aims to fill this gap by developing new and improved ERMs. The goal is to obtain a material with a reproducible and temporally constant compound release (less than 10% variability over 14 days). Different approaches, such as the impregnation of porous materials, are being tested. The generation as well as results of the most promising materials will be presented. T2 - Airmon 2022 CY - Bristol, UK DA - 07.11.2022 KW - Emission reference materials KW - Emission test chamber procedure KW - Quality assurance KW - Reference material PY - 2022 AN - OPUS4-56575 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Musyanovych, A. A1 - Grimmer, Christoph A1 - Sadak, A. E. A1 - Heßling, L. A1 - Bilsel, M. A1 - Horn, Wolfgang A1 - Richter, Matthias T1 - Polymeric Capsules with VOCs for Controlled Emission N2 - Micro-(nano-)encapsulation technology involves building a barrier between the core and the environment and offers several benefits to preserve the functional and physicochemical properties of core material. Tremendous progress has been made in synthesizing well-defined capsules to achieve desired properties such as particle size, chemical composition, and controlled release of loaded compounds. Encapsulation of volatile organic compounds (VOCs) that could evaporate with a defined rate is of immense interest for application in emission reference materials (ERM). These are urgently needed for quality assurance and quality control purposes (QA/QC) required by test standards for the determination of chemical emissions of construction and other materials for interior use. As such ERMs are hardly available on the market, the EU-funded EMPIR project MetrIAQ was started to fill this gap by developing a material with temporally constant emission of VOCs typically found in indoor air. T2 - 36th European Colloid & Interface Society Conference CY - Chania, Crete, Greece DA - 04.09.2022 KW - Capsules KW - Volatile organic compounds KW - Material emissions KW - QA/QC KW - Reference materials PY - 2022 AN - OPUS4-55917 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Muth, Thilo T1 - The promise of mass spectrometry-based virus proteomics: taking a peek at current bioinformatics applications and limitations N2 - Driven by recent technological advances and the need for improved viral diagnostic applications, mass spectrometry-based proteomics comes into play for detecting viral pathogens accurately and efficiently. However, the lack of specific algorithms and software tools presents a major bottleneck for analyzing data from host-virus samples. For example, accurate species- and strain-level classification of a priori unidentified organisms remains a very challenging task in the setting of large search databases. Another prominent issue is that many existing solutions suffer from the protein inference issue, aggravated because many homologous proteins are present across multiple species. One of the contributing factors is that existing bioinformatic algorithms have been developed mainly for single-species proteomics applications for model organisms or human samples. In addition, a statistically sound framework was lacking to accurately assign peptide identifications to viral taxa. In this presentation, an overview is given on current bioinformatics developments that aim to overcome the above-mentioned issues using algorithmic and statistical methods. The presented methods and software tools aim to provide tailored solutions for both discovery-driven and targeted proteomics for viral diagnostics and taxonomic sample profiling. Furthermore, an outlook is provided on how the bioinformatic developments might serve as a generic toolbox, which can be transferred to other research questions, such as metaproteomics for profiling microbiomes and identifying bacterial pathogens. T2 - European Virus Bioinformatics Center in-silico lecture series CY - Online meeting DA - 28.02.2022 KW - Mass spectrometry KW - Data science KW - Virus detection KW - Bioinformatic algorithms PY - 2022 AN - OPUS4-56682 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - El-Athman, Rukeia T1 - The BAM Data Store – an institutional RDM framework for Materials Science and Engineering N2 - In view of the increasing digitization of research and the use of data-intensive measurement and analysis methods, research institutions and their staff are faced with the challenge of documenting a constantly growing volume of data in a comprehensible manner, archiving them for the long term, and making them available for discovery and re-use by others in accordance with the FAIR principles. At BAM, we aim to facilitate the integration of research data management (RDM) strategies during the whole research cycle from the creation and standardized description of materials datasets to their publication in open repositories. To this end, we present the BAM Data Store, a central system for internal RDM that fulfills the heterogenous demands of materials science and engineering labs. The BAM Data Store is based on openBIS, an open-source software developed by the ETH Zurich that has originally been created for life science laboratories but that has since been deployed in a variety of research domains. The software offers a browser-based user interface for the digital representation of lab inventory entities (e.g., samples, chemicals, instruments, and protocols) and an electronic lab notebook for the standardized documentation of experiments and analyses. To investigate whether openBIS is a suitable framework for the BAM Data Store, we carried out a pilot phase during which five research groups with employees from 16 different BAM divisions were introduced to the software. The pilot groups were chosen to represent a diverse array of domain use cases and RDM requirements (e.g., small vs big data volume, heterogenous vs structured data types) as well as varying levels of prior IT knowledge on the users’ side. Overall, the results of the pilot phase are promising: While the creation of custom data structures and metadata schemas can be time-intensive and requires the involvement of domain experts, the system offers specific benefits in the form of a simplified documentation and automation of research processes, as well as constituting a basis for data-driven analysis. In this way, heterogeneous research workflows in various materials science research domains could be implemented, from the synthesis and characterization of nanomaterials to the monitoring of engineering structures. In addition to the technical deployment and the development of domain-specific metadata standards, the pilot phase also highlighted the need for suitable institutional infrastructures, processes, and role models. An institute-wide rollout of the BAM Data Store is currently being planned. T2 - Analytica Conference 2022 CY - Munich, Germany DA - 21.06.2022 KW - BAM Data Store KW - Forschungsdatenmanagement KW - Research data management KW - OpenBIS PY - 2022 AN - OPUS4-55139 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Kessler, R. W. A1 - Kessler, W. A1 - Maiwald, Michael ED - Meyers, R. A. T1 - Inline and Online Process Analytical Technology with a Focus on Optical Spectroscopy N2 - Process analytical technology (PAT) is a cross-sectional technology and thus essential for future smart production. While in the past decades, the focus of process optimization strategies was on increasing efficiency, in the future, the focus will be on the sustainability of a production and its products. In addition, products will be increasingly personalized in order to match the property profile exactly to the intended use. PAT is able to provide context-sensitive information at the molecular level for process control. Spectroscopic sensors can determine inline and simultaneously both the chemical composition and its sub-microscopic morphology. The article will focus on the optical spectroscopy and therefore starts with a brief introduction on the basic concepts of molecular spectroscopy. In addition, the particularities of measuring liquids, surfaces, or particulate systems in PAT applications are described. This should enable the reader to select the appropriate method for the specific problem. Many examples from everyday industrial practice illustrate the applications. The areas covered are the manufacturing industry, process and pharmaceutical industry, food industry, as well as biotechnology and medical technology. Future will show that PAT is especially important for applications in the field of medicine (point of care) circular economy (recycling, water–wastewater, etc.). It is important to emphasize that sustainability in industrial production can only be successful with an inter- and transdisciplinary close exchange between the different disciplines. KW - Process Analytical Technology KW - Optical Spectroscopy KW - Encyclopedia of Analytical Chemistry KW - Sensors KW - Process Industry PY - 2022 SN - 978-0-47002-731-8 DO - https://doi.org/10.1002/9780470027318.a9791 SP - 1 EP - 31 PB - JohnWiley & Sons, Ltd. AN - OPUS4-56688 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tiebe, Carlo A1 - Maiwald, Michael A1 - Bresch, Sophie A1 - Prager, Jens A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Schukar, Marcus A1 - Munzke, Dorit A1 - Duffner, Eric A1 - Eisermann, René A1 - Schoppa, André A1 - Szczepaniak, Mariusz A1 - Strohhäcker, J. A1 - Mair, Georg T1 - Sensoren und Analytik für Sicherheit und Prozesskontrolle in Wasserstofftechnologien N2 - Der Beitrag beinhaltet Themen vom H2Safety@BAM-Kompetenzfeld Sensorik, Analytik und zertifizierte Referenzmaterialien (SensRef) mit Fokus auf Mess- und Prüfverfahren mit verschiedenen Sensortechnologien und Ultraschallwellen: Metrologie zur Wasserstoffspeicherung - Euramet-Vorhaben "MefHySto", Erkennung von freigesetztem Wasserstoff sowie die Bestimmung des Wasserstoff-Luftverhälntisses mit Gassensoren, zerstörungsfreie Fehlstellenerkennung mit integriertem Zustandsüberwachungssystem basierend auf geführten Ultraschallwellen zur Lebensdauerüberwachung von Composite-Behältern (Wasserstoffspeicher) sowie faseroptische Sensorik zur Schadenfrüherkennung von Wasserstoffspeichern aufgrund erkennbarer Dehnungsänderungen an Druckbehältern. T2 - DVGW Kongress H2 Sicherheit CY - Online meeting DA - 23.11.2022 KW - H2Safety@BAM KW - SensRef KW - Faseroptische Sensorik KW - Gassensorik KW - Geführte Ultraschallwellen KW - Leckdetektion KW - Metrologie zur Wasserstoffspeicherung KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Structural Health Monitoring (SHM) PY - 2022 AN - OPUS4-56683 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maiwald, Michael A1 - Meyer, Klas A1 - Kern, Simon A1 - Guhl, Svetlana A1 - Bornemann-Pfeiffer, Martin A1 - Wander, Lukas T1 - Integrierte und vernetzte Systeme und Prozesse – Prozessnahe Sensorik für die digital transformierte Prozessindustrie N2 - Unternehmen der Prozessindustrie müssen neue Wege finden, um in einem sich wandelnden Umfeld erfolgreich zu überleben, und gleichzeitig flexiblere Wege der Produkt- und Prozessentwicklung finden, um ihre Produkte schneller auf den Markt zu bringen – insbesondere hochwertige, hochwertige Produkte wie Feinchemikalien oder Arzneimittel. Dies wird zukünftig durch Veränderungen in den Wertschöpfungsketten entlang einer potenziellen Kreislaufwirtschaft erschwert. Anhand von Beispielen wird in diesem Vortrag ein möglicher ganzheitlicher Ansatz zur Digitalisierung und zum Einsatz maschineller Verfahren in der Produktion von Spezialchemikalien durch die Einführung integrierter und vernetzter Systeme und Prozesse skizziert. Es wird auch auf die aktuelle Technologie-Roadmap „Prozess-Sensoren 2027+“ eingegangen, die Ende 2021 erschienen ist. Im Zentrum dieser Roadmaps stehen Sensoren zur Erfassung von physikalischen und chemischen Messgrößen mittels spezifischer und unspezifischer Messverfahren, die zur Steuerung und dem besseren Verständnis von Prozessen dienen. Die Roadmap fasst die gemeinsame Technologie- und Marktsicht von Anwendern, Herstellern und Forschungs¬einrichtungen im Bereich Prozess-Sensorik in der verfahrenstechnischen Industrie zusammen. Digitalisierung und Nachhaltigkeit sind übergreifende Kernthemen der künftigen Entwicklung. T2 - 11. Fachtagung Prozessnahe Röntgenanalytik PRORA CY - Berlin, Germany DA - 24.11.2022 KW - Digital Transformatioin KW - Prozessindustrie KW - Sensorik KW - Prozessanalytik KW - Industrie 4.0 KW - PRORA PY - 2022 AN - OPUS4-56391 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maiwald, Michael A1 - Wichmann, Peer A1 - Kipphardt, Heinrich A1 - Meyer, Klas A1 - Riedel, Jens A1 - You, Yi A1 - Ostermann, Markus T1 - Erfahrungsaustausch Labor-Robotik N2 - Die BAM setzt in ihren analytischen Labors zunehmend Labor-Robotik ein, um gefähliche oder zeitraubende Routineaufgaben zu automatisieren. Durch Automation kann auch die Reproduzierbarkeit solcher Anwendungen erhöht werden. Im Beitrag werden einige aktuelle Beispiele aus den Analytiklabors diskutiert, wie z. B. die Anwendung für die Herstellung und RFA-Analytik von Gläsern, eine Feinwäge-Robotik für 10-L-Gaszylinder im Rahmen der Herstellung von Primärnormalen oder die Automatisierung von Probenpräsentationen für optische Spektroskopie und chemical Imaging. Auch wird kurz auf den Einsatz von Speicherprogrammierbaren Steuerungen in der modularen Laborautomation und die Virtualisierung von analytischen Laborrechnern eingengangen. T2 - Industrienetzwerk Smartes Labor am Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA) CY - Duisburg, Germany DA - 09.11.2022 KW - Laborautomation KW - Labor-Robotik KW - Automatisierung KW - Smartes Labor PY - 2022 AN - OPUS4-56227 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Müller, Axel A1 - Altmann, Korinna A1 - Kocher, B. A1 - Braun, U. T1 - Determination of tire wear markers in soil samples and their distribution in a roadside soil N2 - Tire wear (TW) constitutes a significant source of microplastic in terrestrial ecosystems. It is known that particles emitted by roads can have an effect up to 100 m into adjacent areas. Here, we apply for the first-time thermal extraction desorption gas chromatography-mass spectrometry (TED-GC/MS) to determine TW in soil samples by detection of thermal decomposition products of styrene-butadiene rubber (SBR), without additional enrichment. Additionally, zinc contents were determined as an elemental marker for TW. Mixed soil samples were taken along three transects along a German motorway in 0.3, 2.0, and 5.0 m distance from the road. Sampling depths were 0–2, 2–5, 5–10, and 10–20 cm. Four fine fractions, 1 000–500, 500–100, 100–50, and <50 μm, were analyzed. TW contents based on SBR ranged from 155 to 15 898 mg kg−1. TW contents based on zinc were between 413 and 44 812 mg kg−1. Comparison of individual values of SBR and zinc reveals SBR as a more specific marker. Results confirm that most TW ends up in the topsoil within a 2 m distance. The sampling strategy resulted in representative data for a larger area. Standard deviations of quadruple TED-GC/MS determination of SBR were <10% for all grain size fractions. TED-GC/MS is a suitable analytical tool for determining TW in soil samples without the use of toxic chemicals, enrichment, or special sample preparation. KW - Microplastic KW - TED-GC/MS KW - Tire wear PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-543344 DO - https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.133653 VL - 294 SP - 1 EP - 8 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-54334 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Altmann, Korinna A1 - Abusafia, A A1 - Bannick, C-G A1 - Braun, U A1 - Crasselt, Claudia A1 - Dittmar, S A1 - Fuchs, M A1 - Gehde, M A1 - Hagendorf, C A1 - Heller, C A1 - Herper, D A1 - Heymann, S A1 - Kerndorff, A A1 - Knefel, M A1 - Jekel, M A1 - Lelonek, M A1 - Lunkenbein, T A1 - Obermaier, N A1 - Manhart, M A1 - Meurer, Maren A1 - Miclea, P-T A1 - Paul, A A1 - Richter, S A1 - Ricking, M A1 - Rohner, C A1 - Ruhl, A A1 - Sakai, Y A1 - Saravia Arzabe, C A1 - Scheid, C A1 - Schmitt, M A1 - Schnarr, M A1 - Schwertfirm, F A1 - Steinmetz, H A1 - Wander, Lukas A1 - Wiesner, Yosri A1 - Zechmeister, L T1 - RUSEKU - Repräsentative Untersuchungsstrategien für ein integratives Systemverständnis von spezifischen Einträgen von Kunststoffen in die Umwelt : Abschlussbericht N2 - Im Verbundprojekt RUSEKU wurde die Probenahme von Wasserproben entscheidend weiterentwickelt. Wichtig ist hierbei zu gewährleisten, dass genügend Merkmalsträger in jeder Probe untersucht werden. Es muss daher eine für den Probenahmeort repräsentative Beprobung hinsichtlich des Wasservolumens in Abhängigkeit der Partikelanzahl gewährleistet sein. Das Hauptaugenmerk lag im vorliegenden Projekt auf einer praxisnahen Beprobungsstrategie. Es wurden verschiedene Konzepte ausprobiert. • Grundsätzlich hat sich gezeigt, dass eine Stichprobe eine Momentaufnahme des MP-Massengehaltes zeigt. Es wird eine hohe Statistik, also eine Vielzahl an Messungen am gleichen Probenahmeort, benötigt, um eine valide Aussage über den MP-Gehalt zu machen. • Es zeigt sich, dass eine integrale Probenahme über mehrere Wochen mit dem SK routinemäßig möglich ist. Die erfassten MP-Massen sind reproduzierbar und robust. • Die DFZ ist für Stichproben geeignet. Partikel < 50 µm werden eventuell unterschätzt • Die fraktionierte Filtration kann für Stich- und Mischproben direkt im Feld genutzt werden. Fraktionen von 10 und 5 µm werden später im Labor Vakuum filtriert. Es erfolgt eine Fraktionierung der Probe mit Siebmaschenweiten von 1000, 500, 100, 50, 10 und 5 µm. • Die fraktionierte Filtration kann auch anschließend an die Beprobung mit dem SK zur Anwendung kommen. Wird die mit dem SK gewonnene Wasserprobe fraktioniert filtriert, kann neben einem MP-Gesamtgehalt auch eine Einschätzung über die Partikelgrößen gewonnen werden. • Für Wässer mit geringen Partikelzahlen wurde ein Messfiltertiegel entwickelt. Dieser hat eine Maschenweite von 6 µm. Seine Anwendung kann mögliche Verluste beim Transferieren vom Probenahmetool zum Messgefäß und mögliche Kontaminationen reduzieren. Die Optimierung der Probenahmestrategie wurde durch Modellversuche und Simulationen unterstützt. Modellversuche zum Sinkverhalten und Simulationen von MP in realen Gewässern verdeutlichten das komplexe Verhalten der Partikel. Es konnte gezeigt werden, dass Partikel ab einer bestimmten Größe (und kleiner) bei genügend starker Turbulenz sich in der Wassersäule unabhängig von ihrer Dichte verhalten und so auch MP mit kleiner Dichte (z.B. PE) in der gesamten Wassersäule zu finden sind. Es konnte mit dem TEM die Existenz von NP gezeigt werden. Ein wesentlicher Aspekt des RUSEKU Projektes war die Beprobung realer Kompartimente. Beprobt wurde neben Oberflächengewässern, das urbane Abwassersystem der Stadt Kaiserslautern, Waschmaschinenabwasser und Flaschenwasser. • In Oberflächengewässern wurde hauptsächlich PE gefunden. Je nach Probe und Gewässer konnten auch PP, PS, PET, PA, SBR und Acrylate nachgewiesen werden. • Im urbanen Abwassersystem der Stadt Kaiserslautern konnte an allen Probenahmestandorten MP nachgewiesen werden. Es wurde hauptsächlich PE, neben geringeren Mengen an PP, PS und SBR gefunden. Nach einem Regenereignis war der SBR Anteil deutlich erhöht. • Die Beprobung eines realen Wäschepostens, bestehend aus T-Shirts und Hemden mit PA/CO oder PES/CO Mischgewebe, zeigte einen PA- und PES-Austrag im Waschwasser. Der überwiegende Teil der detektierten Fasern ist aber auf Baumwolle zurückzuführen. Reine gravimetrische Messungen zur Detektion von MP führen zu einer starken Überschätzung. • In Flaschenwasser (PET-Flaschen) konnte MP detektiert werden. PET wurde nur im stillen Mineralwasser, nicht in Mineralwasser mit Kohlensäure gefunden werden. Teilweise wurde auch das MP-Material des Verschlusses im Wasser detektiert. • Für Luftproben konnte ein Aufbau zur größenselektiven Beprobung getestet werden. Neben der Probenahme hat das Projekt auch gezeigt, dass die TED-GC/MS geeignet für die MP-Detektion im Routinebetrieb ist. Die TED-GC/MS konnte weiter optimiert werden. Es wurden MP-Massen bestimmt. Im Projekt wurden erste realitätsnahe Referenzmaterialien für die MP Detektion hergestellt. Die Herstellung von realitätsnahen Polymeren in ausreichender Homogenität und Menge hat sich als große Herausforderung herausgestellt. KW - Mikroplastik KW - Probennahme KW - TED-GC/MS KW - Fraktionierte Filtration KW - Mikroplastikreferenzmaterial PY - 2022 SP - 1 EP - 201 AN - OPUS4-57800 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -