TY - CONF A1 - Mohr, Gunther A1 - Scheuschner, Nils A1 - Hilgenberg, Kai T1 - In situ heat accumulation by geometrical features obstructing heat flux and by reduced inter layer times in laser powder bed fusion of AISI 316L stainless steel N2 - Material qualification for laser powder bed fusion (L-PBF) processes are often based on results derived from additively manufactured (AM) bulk material or small density cubes, although it is well known that the part geometry has a tremendous influence on the heat flux and, therefore, on the thermal history of an AM component. This study shows experimentally the effect of simple geometrical obstructions to the heat flux on cooling behavior and solidification conditions of 316L stainless steel processed by L-PBF. Additionally, it respects two distinct inter layer times (ILT) as well as the build height of the parts. The cooling behavior of the parts is in-situ traced by infrared (IR) thermography during the built-up. The IR signals reveal significant differences in cooling conditions, which are correlated to differences in melt pool geometries. The acquired data and results can be used for validation of computational models and improvements of quality assurance. T2 - 11th CIRP Conference on Photonic Technologies (LANE 2020) CY - Online meeting DA - 07.09.2020 KW - Additive Manufacturing PY - 2020 AN - OPUS4-51255 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schaupp, Thomas A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Schröder, Nina A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Einfluss von Konstruktion und Wasserstoff auf die Kaltrissbildung hochfester Feinkornbaustähle N2 - Der konstruktive Leichtbau erfordert den zunehmenden Einsatz hochfester Feinkornbaustähle mit Streckgrenzen ≥ 690 MPa. Neben den durch die Wandstärkenreduzierung erreichbaren Einsparungen an Ressourcen und Fertigungszeit lässt sich eine weitere Minimierung der Schweißzeit und -kosten mittels abgesenkter Schweißnahtvolumina erreichen. Hierzu wurden moderne Lichtbogenprozesse, wie bspw. der modifizierte Sprühlichtbogen (Mod.SLB), mit erhöhter Abschmelzleistung entwickelt, mit denen auch enge Nahtspalte bzw. Nahtöffnungswinkel geschweißt werden können. Hochfeste Verbindungen unterliegen zunehmend erhöhten Anforderungen in Bezug auf die schweißtechnische Verarbeitung und der resultierenden Bauteilperformance und sicherheit. Dies gilt insbesondere beim Bauteil-schweißen mittels solcher Hochleistungsverfahren in Verbindung mit engen Nahtspalten. In der vorliegenden Arbeit soll dieser Herausforderung durch Klärung der Einflüsse auf die Kaltrissbildung bei einem hochfesten Feinkornbaustahl S960QL Rechnung getragen werden. Für die Kaltrissprüfung werden entsprechende adaptierte Proben analog dem selbstbeanspruchenden TEKKEN-Test verwendet und hinsichtlich Rissbildung, Gefüge, Gehalt an diffusiblem Wasserstoff und Eigenspannungen analysiert. Die Variation der Nahtöffnungswinkel der Prüfnähte erfolgt zwischen 30° und 60°. Zur Vermeidung wasserstoffunterstützter Kaltrissbildung wird die Wirksamkeit einer Nachwärmprozedur aus der Schweißwärme heraus untersucht. Als Ergebnis zeigen die Schweißgüter, die an reduziertem Nahtöffnungs-winkel erzeugt wurden, im Mittel etwas höhere Wasserstoffkonzentrationen. Zudem ist an diesen Schweißgütern eine vermehrte Mikro- als auch Makrorissbildung festzustellen. An allen Proben, die nicht nachgewärmt wurden, treten Kerbrisse aufgrund von Kaltrissbildung auf, deren Vermeidung sich durch ein Nachwärmen unmittelbar nach dem Schweißen als besonders effektiv darstellte. T2 - DVS Congress - Große Schweißtechnische Tagung CY - Online meeting DA - 14.09.2020 KW - Hochfester Feinkornbaustahl KW - MAG-Schweißen KW - Kaltriss KW - TEKKEN PY - 2020 AN - OPUS4-51258 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schaupp, Thomas A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Schröder, Nina A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Einfluss von Konstruktion und Wasserstoff auf die Kaltrissbildung hochfester Feinkornbaustähle N2 - Der konstruktive Leichtbau erfordert den zunehmenden Einsatz hochfester Feinkornbaustähle mit Streckgrenzen ≥ 690 MPa. Neben den durch die Wandstärkenreduzierung erreichbaren Einsparungen an Ressourcen und Fertigungszeit lässt sich eine weitere Minimierung der Schweißzeit und -kosten mittels abgesenkter Schweißnahtvolumina erreichen. Hierzu wurden moderne Lichtbogenprozesse, wie bspw. der modifizierte Sprühlichtbogen (Mod.SLB), mit erhöhter Abschmelzleistung entwickelt, mit denen auch enge Nahtspalte bzw. Nahtöffnungswinkel geschweißt werden können. Hochfeste Verbindungen unterliegen zunehmend erhöhten Anforderungen in Bezug auf die schweißtechnische Verarbeitung und der resultierenden Bauteilperformance und sicherheit. Dies gilt insbesondere beim Bauteilschweißen mittels solcher Hochleistungsverfahren in Verbindung mit engen Nahtspalten. In der vorliegenden Arbeit soll dieser Herausforderung durch Klärung der Einflüsse auf die Kaltrissbildung bei einem hochfesten Feinkornbau-stahl S960QL Rechnung getragen werden. Für die Kaltrissprüfung werden entsprechende adaptierte Proben analog dem selbstbeanspruchenden TEKKEN-Test verwendet und hinsichtlich Rissbildung, Gefüge, Gehalt an diffusiblem Wasserstoff und Eigenspannungen analysiert. Die Variation der Nahtöffnungswinkel der Prüfnähte erfolgt zwischen 30° und 60°. Zur Vermeidung wasserstoffunterstützter Kaltrissbildung wird die Wirksamkeit einer Nachwärmprozedur aus der Schweißwärme heraus untersucht. Als Ergebnis zeigen die Schweißgüter, die an reduziertem Nahtöffnungswinkel erzeugt wurden, im Mittel etwas höhere Wasserstoffkonzentrationen. Zudem ist an diesen Schweißgütern eine vermehrte Mikro- als auch Makrorissbildung festzustellen. An allen Proben, die nicht nachgewärmt wurden, treten Kerbrisse aufgrund von Kaltrissbildung auf, deren Vermeidung sich durch ein Nachwärmen unmittelbar nach dem Schweißen als besonders effektiv darstellte. T2 - DVS Congress 2020 - Große Schweißtechnische Tagung CY - Online meeting DA - 14.09.2020 KW - Hochfester Feinkornbaustahl KW - MAG-Schweißen KW - Kaltriss KW - Wasserstoff KW - TEKKEN PY - 2020 SN - 978-3-96144-098-6 VL - 365 SP - 564 EP - 570 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-51259 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kalmbach, J. A1 - Wang, Cui A1 - You, Yi A1 - Förster, C. A1 - Schubert, H. A1 - Heinze, K. A1 - Resch-Genger, Ute A1 - Seitz, M. T1 - Near-IR to near-IR upconversion luminescence in molecular chromium ytterbium salts N2 - Upconversion photoluminescence in hetero-oligonuclear metal complex architectures featuring organic ligands is an interesting but still rarely observed phenomenon, despite its great potential from a basic research and application perspective. In this context, a new photonic material consisting of molecular chromium(III) and ytterbium(III) complex Ions was developed that exhibits excitation-power density-dependent cooperative sensitization of the chromium-centered 2E/2T1 phosphorescence at approximately 775 nm after excitation of the ytterbium band 2F7/2!2F5/2 at approximately 980 nm in the solid state at ambient temperature. The upconversion process is insensitive to atmospheric oxygen and can be observed in the presence of water molecules in the crystal lattice. KW - Upconversion KW - Lanthanide KW - Photoluminescence KW - Quantum yield KW - Photophysics KW - Lifetime KW - Sensor KW - NIR KW - Cr(III) KW - Yb(III) complex KW - Crystal KW - Triplet-triplet annihilation KW - Sensitization KW - Light harvesting PY - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-512619 SN - 1433-7851 SN - 1521-3773 VL - 59 IS - 42 SP - 18804 EP - 18808 PB - Wiley CY - Weinheim AN - OPUS4-51261 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Zhao, J. A1 - Hu, Y. A1 - wei Lin, S. A1 - Resch-Genger, Ute A1 - Zhang, R. A1 - Wen, J. A1 - Kong, X. A1 - Qin, A. A1 - Ou, J. T1 - Enhanced luminescence intensity of near-infraredsensitized sensitized upconversion nanoparticles via Ca²+ doping for a nitric oxide release platform N2 - Light-induced NO release based on exogenous NO donors has attracted substantial attention in clinical applications; the induction light source usually converts near-infrared light to blue or ultraviolet light. However, the low efficiency of near-infrared light-assisted chemical light energy conversion remains a challenge, especially for NaYF4:Yb3+/Tm3+ photoconverting near-infrared light to ultraviolet (UV) and blue light. In this paper, a luminescence-enhanced strategy is reported by doping Ca2+ into NaYF4:Yb3+/Tm3+ and coating it with NaGdF4 through a two-step solvothermal method. Then, UCNPs modified with methyl-b-cyclodextrin (M-b-CD) are loaded on a ruthenium nitrosyl complex [(3)Ru(NO)(Cl)] as nitric oxide release-molecules (NORMs). X-ray diffraction (XRD) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) data demonstrated that Ca2+ was successfully doped into NaYF4:Yb3+/Tm3+ nanoparticles as the core, and a pure hexagonal phase, NaYF4, was obtained from the doping of Ca2+. TEM revealed that the crystallinity was significantly improved after Ca2+ doping, and the core–shell structure was successfully synthesized, with NaGdF4 directionally grown on the NaYF4:Ca/Yb/Tm core. Fluorescence tests showed that, especially in the ultraviolet and blue light excitation wavelength regions, the UC emission intensity of the Ca-doped NaYF4:Yb3+/Tm3+@NaGdF4 core–shell UCNPs increased by 302.95 times vs. NaYF4:Yb3+/Tm3+ UCNPs. Finally, the release of NO was tested by the Griess method. Under 980 nm irradiation, the cell viability distinctly decreased with increasing UCNPs@M-b-CD-NORMs concentration. This study Shows that NORM release of NO is triggered by enhanced up-converted UV and blue light, which can be used for the development of UV photo-sensitive drugs. KW - Nano KW - Nanomaterial KW - Upconversion nanoparticle KW - Lanthanide KW - Photoluminescence KW - Quantum yield KW - Photophysics KW - Lifetime KW - Sensor KW - Surface chemistry KW - Single particle KW - Brightness KW - NIR KW - PDT PY - 2020 U6 - https://doi.org/10.1039/d0tb00088d VL - 8 IS - 30 SP - 6481 EP - 6489 PB - Journal of Materials Chemistry B AN - OPUS4-51262 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Blasón, Sergio A1 - Madia, Mauro T1 - Determination of the fatigue limit and initial crack length by means of fracture mechanics N2 - The fatigue design of metallic components is usually based on two different approaches, namely total life and damage tolerance. The former takes into account both the initiation and propagation stages. The latter is based on fracture mechanics and needs an initial defect, which propagates until the critical size under cyclic loading, provided it is large enough. In this case, a residual life rather than a total life is obtained. The overall lifetime of a cyclically loaded structure involves four consecutive stages: a) crack initiation; b) propagation of microstructurally short cracks; c) propagation of physically/mechanically short cracks; d) propagation of long cracks. Considering the propagation from the short crack regime, the damage tolerance approach can be extended to adequately calculate the total life of a component. The fatigue strength of metallic materials containing defects depends on the non-propagation condition of small cracks emanating from these defects. In this work, the presence of mechanically short cracks from the beginning of the component's life is considered. Consequently, the methodology of analysis must be able to treat adequately local ligament yielding effects typical for short cracks and must include the thorough description of the crack closure effect up to the long-crack regime. In the analysis based on long cracks, the linear-elastic condition is mostly satisfied which allows the use of the linear elastic parameter ΔK for describing the crack driving force. On the contrary, this assumption is not adequate for mechanically short cracks because the crack depth is in the order of the plastic zone. Instead, an elastic-plastic driving force should be considered. Furthermore, the gradual build-up of the plasticity-induced crack closure effect must be considered, which implies a transition from the intrinsic (effective) threshold value, ΔKth,eff, to the long-crack threshold, ΔKth,LC. The effective component is a material parameter which is dependent on the elastic properties and crystal lattice. The gradual build-up of crack-closure is described by ΔKth,op which is a function of the plastic properties, grain-size, environment conditions, load ratio and crack-depth. The crack closure can be characterized experimentally by the so-called cyclic R-curve. Some other crack closure effects, such as roughness or oxide-debris induced, might be incorporated as well. The knowledge of the cyclic R-curve can be useful to determine the largest non-propagating crack size at the material fatigue limit. This is realised by means of the so-called cyclic R-curve analysis: The tangent criterion between the driving force and the cyclic R-curve define the transition between crack arrest and propagation. In this regard, a0 is defined as that crack depth which will only grow into a non-propagating crack due to the development of crack closure. The procedure outlined briefly here has been successfully applied to the determination of the fatigue limits of steel weldments. Considering the stochastic distribution of the weld geometric parameters (namely, weld toe radius, the flank angle, and the excess weld metal) it is possible to perform a full probabilistic cyclic R-curve analysis and determine this way the statistical distribution of the initial crack size at the weld toe at the fatigue limit. T2 - Virtual Conference on Mechanical Fatigue CY - Online meeting DA - 09.09.2020 KW - Cyclic R-curve KW - Fracture Mechanics KW - Fatigue Strength KW - Short Crack Propagation PY - 2020 AN - OPUS4-51238 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Nirmalananthan-Budau, Nithiya A1 - Budau, J. H. A1 - Moldenhauer, Daniel A1 - Hermann, G. A1 - Kraus, Werner A1 - Hoffmann, Katrin A1 - Paulus, Beate A1 - Resch-Genger, Ute T1 - Substitution pattern controlled aggregation-induced emission in donor-acceptor-donor dyes with one and two propeller-like triphenylamine donors N2 - We present a comparative study of the spectroscopic properties of the donor–acceptor–donor substituted dyes triphenylamine-allylidenemalononitrile-julolidine (TMJ) and triphenylamine-allylidenemalononitriletriphenylamine (TMT), bearing one and two propeller-like triphenylamine donor moieties, in solvents of varying polarity and viscosity and in the aggregated and solid state. Our results reveal control of the aggregation-induced spectroscopic changes and the packing motifs of the dye molecules in the solid state by the chemical nature and structure of the second nitrogen-containing donor, i.e., a planar and a rigid julolidine or a twisted triphenyl group. Assuming that the TMT and TMJ aggregates show a comparable arrangement of the molecules to the respective crystals, these different molecular interactions in the solid state are responsible for aggregation induced emission (AIE) in the case of TMT and its absence for TMJ. Moreover, a versatile strategy for the fluorescence enhancement of only weakly emissive AIE dyes is shown, turning these dyes into bright nanoscale fluorescent reporters by using them as stains for preformed polymer particles. KW - Nano KW - Nanoparticle KW - Photoluminescence KW - Fluorescence KW - Quantum yield KW - Photophysics KW - Lifetime KW - Sensor KW - Dye KW - Enhancement KW - Particle KW - Polarity KW - AIE KW - Aggregation KW - Aggregation-induced emission KW - Solid state emission PY - 2020 U6 - https://doi.org/10.1039/d0cp00413h VL - 22 IS - 25 SP - 14142 EP - 14154 AN - OPUS4-50967 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Stephan, Ina A1 - Boenke, Viola A1 - Drecker, Sigrid T1 - Weiterentwicklung und Verbesserung des Konzeptes zur Begrenzung von Konservierungsmitteln für Produkte mit dem Blauen Engel N2 - Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde die biologische Prüfmethode der Checkliste zur stoffli-chen Bewertung im Rahmen des Aufnahmeverfahrens für weitere Topfkonservierungsmittel in den Anhang 1 zur Vergabegrundlage RAL-UZ102 „Emissionsarme Innenwandfarben“ überarbeitet. Der Test für den Einsatz von Konservierungsmitteln in seiner jetzigen Fassung besteht seit nahezu 20 Jah-ren und erfolgt ausschließlich an weißer Dispersionsfarbe für den Innenraum. Die hierbei ermittelten Höchstmengen für den Einsatz von Topfkonservierern werden z.Zt. auch auf andere Innenraumbau-produkte übertragen. Ziel war es zu klären, ob die Anforderungen an die Topfkonservierung bei Far-ben tatsächlich für andere Innenraumbauprodukte übernommen werden können. Die im Vorhaben durchgeführten Versuche deuten darauf hin, dass dies nicht ohne weiteres möglich ist. Nach Rückspra-che mit Vertretern aus der Industrie wurde das Keimspektrum für die Prüfung zudem um Hefe- und Schimmelpilze erweitert. Des Weiteren wurde eine künstliche Alterung eingeführt und überprüft, ob dies einen Einfluss auf den Gehalt an Isothiazolinonen hat. Die Konzentration von Isothialzolinonen wurde mittels Ultra-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie kontrolliert und hinsichtlich einer Kor-relation mit dem Wachstum von Mikroorganismen ausgewertet. Da die in den Innenraumbauproduk-ten zugesetzten Isothiazolinone als Kontaktallergene bekannt sind, ist es ein Ziel des „Blauen Engel“-Umweltzeichens, die geringste erforderliche Menge an Konservierungsmittel in den Produkten zu ver-wenden, ohne die positive Auswirkung der Topfkonservierung zu gefährden. Daher sind die Optimie-rung der Leistungsstärke von Konservierungsmitteln und die Kontrolle der Hygiene im Herstellungs-prozess von zunehmender Bedeutung. Um Einblicke in den Herstellungsprozess von Farben zu gewin-nen, wurden im Rahmen des Vorhabens vier Farbwerke besichtigt, in denen weiße Innenraumfarben produziert werden, die mit dem Umweltzeichen „Blauer Engel“ ausgezeichnet sind. Gemeinsam mit den Fachleuten vor Ort wurde diskutiert, welche Maßnahmen zur Verbesserung der Werkshygiene er-griffen werden können, um den Einsatz von Topfkonservierern möglichst gering zu halten. Des Weite-ren wurde in dem Forschungsvorhaben untersucht, ob eine schnellere Bestimmung der Keimzahl in den Rohstoffen mittels quantitativer Polymerasekettenreaktion bereits im Farbwerk realisierbar ist. KW - Methode KW - Isothiazolinone KW - Gebindekonservierung KW - Bakterien KW - Schimmel KW - Wirksamkeit KW - Biozide PY - 2020 SN - 1862-4804 VL - 54 SP - 4 EP - 149 PB - Umweltbundesamt CY - Dessau AN - OPUS4-50972 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kruschwitz, Sabine A1 - Halisch, M. A1 - Dlugosch, R. A1 - Prinz, Carsten T1 - Toward a better understanding of low-frequency electrical relaxation - An enhanced pore space characterization N2 - Relaxation phenomena observed in the electrical low-frequency range (approximately 1 mHz-10 kHz) of natural porous media like sandstones is often assumed to be directly related to the dominant (modal) pore throat sizes measured, for instance, with mercury intrusion porosimetry. Attempts to establish a universally valid relationship between pore size and peak Spectral Induced Polarization (SIP) relaxation time have failed, considering sandstones from very different origins and featuring great variations in textural and chemical compositions as well as in geometrical pore space properties. In addition working with characteristic relaxation times determined in Cole-Cole or Debye decomposition fits to build the relationship have not been successful. In particular, samples with narrow pore throats are often characterized by long SIP relaxation times corresponding to long “characteristic length scales” in these media, assuming that the diffusion coefficients along the electrical double layer were constant. Based on these observations, three different types of SIP relaxation can be distinguished. We present a new way of assessing complex pore spaces of very different sandstones in a multi-methodical approach to combine the benefits of mercury intrusion porosimetry, micro-computed tomography, and nuclear magnetic resonance. In this way, we achieve much deeper insight into the pore space due to the different resolutions and sensitivities of the applied methods to both pore constrictions (throats) and wide pores (pore bodies). We experimentally quantify pore aspect ratios and volume distributions within the two pore regions. We clearly observe systematic differences between three SIP relaxation types identified previously and can attribute the SIP peak relaxation times to measured characteristic length scales within our materials. We highlight selected results for a total of nine sandstones. It seems that SIP relaxation behavior depends on the size difference of the narrow pore throats to the wide pore bodies, which increases from SIP Type 1 to Type 3. KW - µ-CT KW - Spectral induced polarization KW - Nuclear magnetic resonance KW - Pore space PY - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-509763 SN - 0016-8033 VL - 85 IS - 4 SP - MR257 EP - MR270 PB - Society of Exploration Geophysicists AN - OPUS4-50976 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Donskyi, Ievgen A1 - Chen, Y. A1 - Nickl, Philip A1 - Guday, G. A1 - Qiao, H. A1 - Achasi, K. A1 - Lippitz, Andreas A1 - Unger, Wolfgang A1 - Böttcher, C. A1 - Chen, W. A1 - Adeli, M. A1 - Haag, R. T1 - Self-degrading graphene sheets for tumor therapy N2 - Low biodegradability of graphene derivatives and related health risks are the main limiting factors for their in vivo biomedical applications. Here, we present the synthesis of enzyme-functionalized graphene sheets with self-degrading properties under physiological conditions and their applications in Tumor therapy. The synergistic enzyme cascade glucose oxidase and myeloperoxidase are covalently conjugated to the surface of graphene sheets and two-dimensional (2D) platforms are obtained that can produce sodium hypochlorite from glucose. The enzyme-functionalized graphene sheets with up to 289 nm average size are degraded into small pieces (≤40 nm) by incubation under physiological conditions for 24 h. Biodegradable graphene sheets are further loaded with doxorubicin and their ability for Tumor therapy is evaluated in vitro and in vivo. The laser-triggered release of doxorubicin in combination with the enzymatic activity of the functionalized graphene sheets results in a synergistic antitumor activity. Taking advantage of their neutrophil-like activity, fast biodegradability, high photo- and chemotherapeutic effects, the novel two-dimensional nanoplatforms can be used for tumor therapeutic applications. KW - Graphene KW - Self-degrading KW - Thumor therapy KW - XPS KW - NEXAFS PY - 2020 U6 - https://doi.org/10.1039/d0nr02159h SP - 1 EP - 12 PB - The Royal Society of Chemistry AN - OPUS4-50978 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -