TY - CHAP A1 - Maiwald, Michael ED - Meyer, Simon T1 - Voll integrierte und vernetzte Systeme und Prozesse - Perspektive: Smarte Sensorik, Aktorik und Kommunikation N2 - Unternehmen der chemischen Industrie müssen neuen Pfade beschreiten, um in einem veränderten Umfeld erfolgreich bestehen zu können. Dazu gehört insbesondere, das Potenzial digitaler Technologien zu nutzen. Die volle Integration und intelligente Vernetzung von Systemen und Prozessen kommt allerdings nur zögerlich voran. Dieser Beitrag ist ein Loblied auf die Feldebene. Er möchte dazu ermutigen, die Digitalisierung der Prozessindustrie auf Basis smarter Sensorik, Aktorik und Kommunikation ganzheitlicher zu denken und informiert über aktuelle technische Perspektiven, wie das Ein-Netzwerk-Paradigma, Ad-hoc-Vernetzungen, Edge-Computing, FPGAs, virtuelle Maschinen oder Blockchain. Diese geben smarter Sensorik, Aktorik und Kommunikation eine völlig neue Perspektive. KW - Smarte Sensoren KW - Smarte Aktoren KW - Digitalisierung KW - Prozessindustrie KW - Prozess-Sensoren 4.0 PY - 2019 SN - 978-3-8356-7436-3 SP - 28 EP - 40 PB - Vulkan-Verlag GmbH CY - Essen AN - OPUS4-50035 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Koch, Claudia ED - Mangelsdorf, Axel ED - Weiler, Petra T1 - Normung für neue Technologien am Beispiel Additiver Fertigung N2 - Der Beitrag beleuchtet die Normung für neue Technologien am Beispiel Additiver Fertigung im Hinblick auf ihren Beitrag zur Diffusion in den Markt KW - Additive Fertigung KW - Innovation KW - Normen KW - Standards PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-473812 UR - https://www.degruyter.com/view/books/9783110629057/9783110629057-003/9783110629057-003.xml SN - 978-3-11062-905-7 DO - https://doi.org/10.1515/9783110629057 VL - 2019 SP - 18 EP - 36 PB - De Gruyter CY - Berlin, Boston ET - 1 AN - OPUS4-47381 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Jaunich, Matthias A1 - Kömmling, Anja A1 - Wolff, Dietmar ED - Grellmann, W. ED - Langer, B. T1 - Investigations of elastomeric seals – Low temperature performance and aging behavior N2 - Due to their simple and reliable application, elastomers are used for many tasks. Many fields of application like transport, aviation and process technology, entail low temperatures where proper functionality of the employed seals has to be ensured. Therefore, understanding the low temperature behavior of elastomeric seals is important for safe seal operation to restrict the temperature application range. For all areas of application, the question of seal lifetime is also important for replacement or maintenance intervals. The lifetime is especially important in applications that allow no seal replacement. Since the seal can determine the lifetime of storage in such cases, reliable lifetime estimation is necessary for these applications, and requires an extensive knowledge of the specific aging behavior. KW - Seal KW - Rubber KW - Ageing KW - Replacement PY - 2017 SN - 978-3-319-41877-3 SN - 978-3-319-41879-7 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-319-41879-7_30 SN - 0933-033X SN - 2196-2812 VL - 247 SP - 431 EP - 443 PB - Springer Verlag AN - OPUS4-41167 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Unger, Wolfgang A1 - Hodoroaba, Vasile-Dan ED - Czichos, Horst T1 - Surface chemical analysis at the micro- and nanoscale N2 - This chapter describes relevant methods of micro- and nanosurface chemical analysis used in technical diagnostics. Informative case studies in diagnostics applied in a wide range of industrial technology are presented, too. PY - 2013 SN - 978-3-642-25849-7 SN - 978-3-642-25850-3 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-642-25850-3_15 IS - Chapter 15 SP - 301 EP - 322 PB - Springer CY - Berlin Heidelberg AN - OPUS4-27691 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Olbricht, Jürgen A1 - Kühn, Hans-Joachim ED - Schmauder, S. ED - Chawla, K. K. ED - Chawla, N. ED - Chen, W. ED - Kagawa, Y. T1 - High temperature mechanical testing of metals N2 - Performing mechanical tests at high temperatures is a nontrivial issue: Compared to room temperature testing, additional phenomena like time-dependent Deformation processes and oxidation effects raise the complexity of the material’s response, while more sophisticated test setups and additional control parameters increase the number of potential sources of error. To a large extent, these complications can be overcome by carefully following all recommendations given in the respective high temperature testing standards, but more comprehensive background information helps to identify points of specific importance in particular test campaigns. In this chapter, an overview is given on general high temperature testing issues like the appropriate choice of experimental equipment and key aspects of temperature measurement. In subsequent sections, the major static and dynamic high temperature test methods are reviewed and their Special features, as compared to testing at room temperature, are highlighted based on example data sets. Influences of specimen size and environmental effects are shortly outlined in a concluding section. In the whole chapter, a focus is set on testing of “classical” metallic high temperature materials, but many considerations are equally valid for testing of intermetallics, composites, and high temperature ceramics. KW - Creep, Creep Rupture, and Stress Rupture KW - Relaxation tests KW - Low Cycle Fatigue (LCF) KW - Thermomechanical Fatigue (TMF) KW - Fatigue crack propagation PY - 2018 SN - 978-981-10-6855-3 DO - https://doi.org/10.1007/978-981-10-6855-3_44-1 SP - 1 EP - 38 PB - Springer Nature Singapore Pte Ltd. CY - Singapore AN - OPUS4-44349 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Radnik, Jörg ED - Wandelt, K. T1 - X-ray photoelectron spectroscopy for investigation of heterogeneous catalytic process N2 - Heterogeneous catalysis is a key technology in modern industrial societies. The main steps of a catalytic process take place at the surfaces of complex materials. For the investigations of these surfaces X-ray photoelectron spectroscopy is widely used and fits ideally. At some suitable examples, it will be explained how XPS can help to understand such catalysts better. The focus is on selective oxidation catalysts, one of the main challenges of present research. Here it will illustrate, how changes in the near surface region influence the catalyst performance and, herewith the different stages (activation, maximum performance and deactivation) in the life of catalysts. Additionally, it will be stressed out how important information at different depth regions (surface, near-surface region, bulk) can be useful for comprehensive understanding of the material. Another important subject is nanostructured catalysts with molecular sieves as supports or defined complexes as precursors. Finally, the combination of XPS with other methods used in the analysis of catalysts, e.g. electron microscopy, X-ray absorption spectroscopy and low energy ion scattering will be discussed. KW - X-ray photoelectron spectroscopy KW - Depth information KW - Heterogeneous catalysis KW - Structure-properties relationships PY - 2018 SN - 978-0-12-809739-7 VL - 1 SP - 607 EP - 614 PB - Elsevier AN - OPUS4-44876 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Hahn, Oliver A1 - Golle, U. A1 - Wintermann, C. ED - Knebel, K. ED - Maul, G. ED - Schmuck, T. T1 - Schwarz auf Weiß N2 - In der Sammlung des Naturwissenschaftlichen Kabinetts Johann Wolfgang von Goethes wird ein eher unscheinbares Stück Papier aufbewahrt, welches einen grauschwarzen Aufstrich aufweist. Bei genauerer Betrachtung glaubt man, drei Querstreifen mit rötlicher, weißlicher und bläulicher Farbe innerhalb des grauschwarzen Aufstrichs zu erkennen. Das Papier weist oben die Skizze eines Prismas, im mittleren Bereich am rechten Rand die Beschriftungen „violett/blau“, „weiß“ sowie „gelb/roth“ auf. Interessanterweise ist die Aufschrift „violett/blau“ dem eher rötlichen, die Aufschrift „gelb/roth“ dem eher bläulichen Querstreifen zugeordnet. Die rechte untere Ecke ist mit „Sk“ (Seebeck?) gekennzeichnet. Sowohl die Beschriftungen als auch die Skizze wurden mit einem Graphitstift ausgeführt. Das Papier ist auf eine Pappe mit Papprahmen geklebt und mit schwarzem Papier umwickelt. Es ist unumstritten, dass es sich bei diesem Objekt um das Ergebnis eines naturwissenschaftlichen Experiments handelt, doch was stellt es dar und lässt sich die ursprüngliche Versuchsanordnung aus dem vorliegenden Befund und weiterer, heute zugänglicher naturwissenschaftlichen Untersuchungen rekonstruieren? KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Farbenlehre KW - Papier KW - Johann Wolfgang von Goethe PY - 2019 SN - 978-3-95498-486-2 SP - 354 EP - 357 PB - Sandstein Verlag CY - Dresden AN - OPUS4-49668 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Mirtsch, Mona ED - Mangelsdorf, Axel ED - Weiler, Petra T1 - Konformitätsbewertung im Bereich Cybersicherheit N2 - Das Ziel dieses Kapitels besteht darin, die Rolle von Konformitätsbewertung für die Erhöhung der Cybersicherheit von Produkten, Dienstleistungen und Prozessen zu betrachten. Dazu wird der Begriff Cybersicherheit beleuchtet sowie ausgewählte Cybersicherheitsnormen kurz vorgestellt. Im Folgenden wird der regulative europäische Rahmen für die Konformitätsbewertung aus ordnungspolitischer Sicht sowie der aktuelle Verordnungsentwurf zum Cybersecurity Act dargestellt und kritsch beleuchtet. KW - Cybersicherheit KW - Konformitätsbewertung KW - Cybersecurity Act KW - Normen PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-473829 UR - https://www.degruyter.com/downloadpdf/books/9783110629057/9783110629057-009/9783110629057-009.pdf SN - 978-3-11062-905-7 DO - https://doi.org/10.1515/9783110629057 SP - 141 EP - 164 PB - De Gruyter CY - Berlin, Boston ET - 1 AN - OPUS4-47382 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Zorn, Sabine A1 - Bosch, S. A1 - Hahn, Oliver ED - Klemm, D. ED - Stolzenburg, A. T1 - Materialtechnologische Untersuchungen an vier Zeichnungen Leonardo da Vincis aus dem Kupferstichkabinett N2 - Das Kupferstichkabinett der Hamburger Kunsthalle besitzt seit seiner Gründung vier Zeichnungen von Leonardo da Vinci (1452–1519). Sie sind Teil eines umfangreichen Legats des Hamburger Kunsthändlers Georg Ernst Harzen, das der Stadt Hamburg für die 1869 eröffnete Kunsthalle als Besitz übereignet wurde. Die Zeichnungen gelten aufgrund ihrer Provenienzen und stilistischen Verankerung im Werk Leonardos als gesichert. Weiterführende materialtechnologische Untersuchungen wurden nun erstmals anlässlich der Ausstellung »Leonardo da Vinci – Die Zeichnungen im Hamburger Kupferstichkabinett« durchgeführt. KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Zeichnung KW - Leonardo da Vinci PY - 2019 SN - 978-3-938002-56-8 SP - 128 EP - 135 PB - Druckhaus Köthen CY - Köthen AN - OPUS4-49667 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Kömmling, Anja A1 - Wolff, Dietmar A1 - Jaunich, Matthias ED - van Breugel, K. ED - Koleva, D. ED - Beek, T. T1 - Investigation of long-term behaviour of elastomeric seals for transport and storage packages N2 - Elastomers are widely used as the main sealing materials in Containers for low- and intermediate-level radioactive waste and as an additional component fo metal seals in spent-fuel and high-level waste containers. According to appropriate guidelines and regulations, safe enclosure of the radioactive container contents has to be guaranteed for lengthy storage periods of at least 40 years. Therefore, the understanding of seal ageing behaviour is of high importance and has to be considered with regard to possible dynamic events taking place during transport after storage. An accelerated ageing approach for compressed seals is presented, as well as some first results. KW - O Ring KW - Ageing KW - Rubber seal PY - 2018 SN - 978-3-319-70192-9 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-319-70194-3_2 SP - 17 EP - 25 PB - Springer AN - OPUS4-43248 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Czichos, Horst ED - Hennecke, Manfred ED - Skrotzki, Birgit T1 - Die Werkstoffklassen N2 - Es werden die vier Werkstoffklassen Metalle, Keramiken, Polymere und Verbundwerkstoffe sowie ihre Untergruppen vorgestellt. Die metallischen Werkstoffe umfassen die Eisen- wie die Nichteisenwerkstoffe und ihre Legierungen. Neben den Ingenieurkeramiken werden auch Glas und Glaskeramik, Naturstoffe und Erdstoffe sowie Baustoffe behandelt. KW - Metall KW - Keramik KW - Glas KW - Polymer KW - Verbundwerkstoff PY - 2020 SN - 978-3-662-57492-8 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-662-57492-8_28-1 SP - 1 EP - 35 PB - Springer-Verlag GmbH Deutschland CY - Berlin, Heidelberg ET - 35. AN - OPUS4-50297 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Simon, Franz-Georg A1 - Meggyes, Tamas ED - Meyers, Robert A. T1 - Sustainable remediation methods for metals and radionuclides N2 - Since it was realized that sites contaminated with metals and radionuclides needed treatment, various remediation methods have been and are being developed. Depending on the size of the contaminated site and urgency of intervention, conventional or recently introduced techniques have been used. Conventional techniques include excavation and removal for treatment of soil and contaminants, or the so-called “pump-and-treat” method, in which contaminated groundwater is removed from the ground by pumping and treated in a treatment plant on the surface. It has the advantage of using proven techniques and is easy to control, and the treated groundwater can be reinjected into the ground or discharged in rivers or lakes. Novel methods include permeable reactive barriers, biomineralization, and electrokinetic remediation. KW - Permeable reactive barriers KW - Groundwater KW - Uranium PY - 2019 SN - 978-1-4939-2493-6 DO - https://doi.org/10.1007/978-1-4939-2493-6_63-3 SP - 1 EP - 37 PB - Springer Science+Business Media, LLC CY - Heidelberg ET - 1 AN - OPUS4-48816 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Klinge, A. A1 - Roswag-Klinge, E. A1 - Richter, Matthias A1 - Fontana, P. A1 - Hoppe, Johannes A1 - Payet, J. ED - Venkatarama Reddy, B. V. ED - Mani, M. ED - Walker, P. T1 - The Relevance of Earthen Plasters for Eco Innovative, Cost-Efficient and Healthy Construction—Results from the EU-Funded Research Project [H]house N2 - The European building sector is moving towards more complex and high-tech building approaches. While focusing on energy efficiency, aspects e.g. occupant health, sustainability and life cycle costing are often neglected. This study highlights the potential of earthen plasters in combination with natural ventilation for low-tech solutions. The EU funded project [H]house established the outstanding performance of earthen materials in light of hygrothermal and air purifying properties, which were further supported by experimental data from monitoring of naturally ventilated pilot buildings in Berlin. Additionally, [H]house demonstrated through LCC an increased cost efficiency of earth based low-tech solutions in comparison to conventional constructions relying on mechanical ventilation. KW - Climate responsive materials KW - Low-tech approach KW - IEQ KW - natural ventilation KW - LCC PY - 2019 SN - 978-981-13-5882-1 SN - 978-981-13-5883-8 DO - https://doi.org/10.1007/978-981-13-5883-8_32 SN - 2363-7633 SN - 2363-7641 SP - 371 EP - 382 PB - Springer Nature Singapore Pte Ltd. CY - Singapur AN - OPUS4-47792 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Simon, Franz-Georg A1 - Holm, Olaf A1 - Kalbe, Ute ED - Thiel, S. ED - Thome-Kozmiensky, E. ED - Pretz, T. ED - Senk, D. G. ED - Wotruba, H. T1 - Antimon in Rostaschen aus der Müllverbrennung – Auslaugverhalten und Rückschlüsse für die Aufbereitung N2 - Antimon (Sb) wird industriell vorwiegend als Flammschutzmittel in Kunststoffen verwendet. Am Ende des Lebenszyklus landet etwa die Hälfte des produzierten Sb, vorwiegend über entsprechend dotierte Kunststoffe, in Haus- und vor allem Industrieabfällen und in der Folge auch in relevanten Mengen in Rostaschen aus der Verbrennung dieser Abfälle. Zwar werden in den Produkten Sb-Verbindungen in der Oxidationsstufe 3 eingesetzt, in den Aschen liegt Sb jedoch wegen der leichten Oxidierbarkeit überwiegend in der Oxidationsstufe 5 als Oxyanion vor (Sb(OH)6- oder Sb2O74-). Die Freisetzung beim Kontakt mit Wasser ist zunächst gering, weil die Antimonate schwerlösliche Verbindungen mit Ca2+ bilden. Durch die Carbonatisierung der Aschen während der vorgeschalteten Lagerung sinkt der pH-Wert im Eluat. Die Konzentration von Ca im Eluat nimmt mit fortschreitender Elutionsdauer ab, wodurch sich das Lösungsgleichgewicht verschiebt und Antimonate gelöst werden können. Dieses Verhalten wird durch einen Langzeitversuch mit Lysimetern bestätigt. Experimentelle Daten aus unterschiedlichen Elutionstests wurden mit dem Solver-Modul in MS Excel gefittet. Daraus ergibt sich Ca(Sb(OH)6)2xCa0.78(OH)1.56 als mögliche Verbindung für in Rostaschen enthaltenes Ca-Antimonat. Laut Entwurf der MantelVO ist für Sb in Rostaschen eine Regulierung vorgesehen. Die darin vorgesehenen Grenzwerte könnten ein Problem für Rostaschen darstellen und gefährden die Verwertung der mineralischen Fraktion. In den meisten Bundesländern geschieht der Vollzug derzeit nach dem LAGA Merkblatt M20. Die darin festgelegten Parameter zur Bewertung berücksichtigen im Prinzip nur eine Richtung, bei der sich die Materialeigenschaften im Zuge der Alterung von Rostaschen verbessern. Dieser Zusammenhang ist bei Sb nicht gegeben, was bei der Beurteilung des Gefahrenpotentials aber Berücksichtigung finden sollte. Das entgegengesetzte Verhalten von Sb stellt Aufbereiter und Verwerter möglicherweise vor Probleme. Die Einführung einer Ersatzbaustoffverordnung im Rahmen der MantelVO soll bundeseinheitliche Rechtssicherheit bei der Verwertung von mineralischen Recyclingmaterialien schaffen. Damit würde dann auch eine Grundlage für Investitionen in verbesserte Aufbereitungsverfahren geschaffen werden. Da im Hinblick auf Sb aus dargestellten Zusammenhängen jedoch eher das Gegenteil zu befürchten ist, besteht Forschungsbedarf, um dieses Problem zu lösen. KW - Antimon KW - Rostasche KW - Nassaufbereitung PY - 2019 SN - 978-3-944310-47-3 VL - 6 SP - 148 EP - 164 PB - TK-Verlag CY - Nietwerder ET - 1 AN - OPUS4-47989 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Oesch, Tyler A1 - Stelzner, Ludwig A1 - Weise, Frank ED - Herrmann, H. ED - Schnell, J. T1 - Non-destructive evaluation of the contribution of polymer-fibre orientation and distribution characteristics to concrete performance during fire N2 - Although concrete itself is not a combustible material, concrete mixtures with high density, such has high-performance concretes (HPCs), are susceptible to significant damage during fires due to explosive spalling. Past research has shown that the inclusion of polymer fibres in high density concrete can significantly mitigate this fire damage. The exact mechanisms causing this increased spalling resistance are not yet fully under-stood, but it is thought that the fibres facilitate moisture transport during fire exposure, which in turn contributes to relief of internal stresses in the spalling-susceptible region. In this study, X-ray Computed Tomography (CT) was applied to observe the interaction between polymer fibres and cracking during thermal exposure. For this purpose, two concrete samples containing different polymer fibre types were subjected to incremental application of a defined thermal exposure. CT images were acquired before and after each thermal exposure and powerful image processing tools were used to segment the various material components. This enabled a detailed analysis of crack formation and propagation as well as the visualization and quantification of polymer fibre characteristics within the concrete. The results demonstrated that the orientation of both fibres and cracks in polymer-fibre reinforced concrete tend to be anisotropic. The results also indicated that crack geometry characteristics may be correlated with fibre orientation, with cracks tending to run parallel to fibre beds. Clear quantitative relationships were also observed between heating and increasing cracking levels, expressed in terms of both crack surface area and crack volume. KW - X-ray Computed Tomography (CT) KW - Polypropylene Fibres KW - Fire Performance KW - Fibre-Reinforced Concrete (FRC) KW - Fibre Orientation Analysis PY - 2019 SN - 978-3-030-00868-0 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-030-00868-0 SP - 51 EP - 73 PB - Springer Nature Switzerland AG AN - OPUS4-47206 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Pistol, Klaus A1 - Huismann, S. A1 - Diederichs, U. A1 - Pimienta, P. A1 - Jumppanen, U.M. A1 - Mindeguia, J.C. T1 - Stress-strain-relation, compressive strength and modulus of elasticity N2 - This chapter report the most recent experimental results on mechanical behaviour at high temperature of high-performance concretes. After a short introduction, subsection 5.2 describes the main testing methods that were used in the analysed studies. Sub-section 5.3 collects and compares; the temperature-dependency of the compressive strength and modulus of elastici1ty of many experimental studies. The influence of parameters such as the initial compressive strength, the type of aggregate, the presence of additions, the W/C ratio, the moishrre content and the way the mechanical test was performed is analysed. Sub-section 5.4 presents the experimental results obtained under a constant temperature, i.e. creep tests at high temperature. Sub-section 5.5 presents experimental results obtained under increasing temperahrre. These results allow assessing the free thennal strain of concrete (when no mechanical load is applied) and the so-called "transient the1mal strain". Finally, subsection 5.6 collects and analyses the few results conceming the temperature-dependency of the tensile strength of high-perfo1mance concretes. KW - Stress-strain-relation KW - High temperature PY - 2019 SN - 978-3-319-95431-8 SN - 978-3-319-95432-5 SN - 2213-204X SN - 2213-2031 SP - 89 EP - 105 PB - Springer CY - Swizerland AN - OPUS4-47212 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Gehlen, C. A1 - Kränkel, T. A1 - Meng, Birgit A1 - Osterminski, K. A1 - Meyer, F. A1 - Schröder, P. ED - Zilch, K. T1 - Baustoffe im Betonbau N2 - In dem Kap. „Baustoffe im Betonbau“ werden zunächst die Baustoffe vorgestellt, die für die Herstellung von Stahlbeton- und Spannbetonbauwerken erforderlich sind (im Wesentlichen Beton, Betonstahl und Spannstahl). Herstellungsbedingte, typische Eigenschaftsprofile der Baustoffe werden aufgezeigt und ein Bezug zu entsprechenden Anwendungsgebieten hergestellt. KW - Betontechnik KW - Bindemittel KW - Betonstahl KW - Spannstahl KW - Herstellungsprozesse KW - Eigenschaften KW - Anwendungsbeispiele PY - 2019 SN - 978-3-658-21749-5 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-658-21749-5_15-1 SP - 1 EP - 63 PB - Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH AN - OPUS4-54173 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Romero-Navarrete, José A. A1 - Otremba, Frank ED - Romero-Navarrete, José A. ED - Otremba, Frank T1 - A computational scheme for assessing driving N2 - The systematization of the analysis, based on the Software proposed in this paper, could contribute to integrally improve the sustainability of the Transportation. KW - Computational scheme KW - Assessing KW - Driving PY - 2019 SN - 978-3-030-22870-5 SN - 978-3-030-22871-2 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-030-22871-2 SN - 2194-5357 VL - 1 SP - 44 EP - 58 PB - Springer CY - Switzerland AN - OPUS4-48585 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Chand, Keerthana A1 - Fritsch, Tobias A1 - Hejazi, Bardia A1 - Poka, Konstantin A1 - Bruno, Giovanni T1 - Deep Learning Based 3D Volume Correlation for Additive Manufacturing Using High-Resolution Industrial X-Ray Computed Tomography N2 - Quality control in Additive Manufacturing (AM) is vital for industrial applications in areas such as the automotive, medical, and aerospace sectors. Geometric inaccuracies caused by shrinkage and deformations can compromise the life and performance of additively manufactured components. Such deviations can be quantified using Digital Volume Correlation (DVC), which compares the Computer-Aided Design (CAD) model with the X-ray Computed Tomography (XCT) geometry of the components produced. However, accurate registration between the two modalities is challenging due to the absence of a ground truth or reference deformation field. In addition, the extremely large data size of high-resolution XCT volumes makes computation difficult. In this work, we present a deep learning-based approach for estimating voxel-wise deformations between CAD and XCT volumes. Our method uses a dynamic patch-based processing strategy to handle high-resolution volumes. In addition to the Dice score, we introduce a Binary Difference Map (BDM) that quantifies voxel-wise mismatches between binarized CAD and XCT volumes to evaluate the accuracy of the registration. Our approach shows a 9.2% improvement in the Dice score and a 9.9% improvement in the voxel match rate compared to classic DVC methods, while reducing the interaction time from days to minutes. This work sets the foundation for deep learning-based DVC methods to generate compensation meshes that can then be used in closed-loop correlations during the AM production process. Such a system would be of great interest to industry, as it would make the manufacturing process more reliable and efficient, saving time and material. KW - Deep learning PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-646293 DO - https://doi.org/10.3233/FAIA251475 SN - 0922-6389 VL - 413 SP - 5368 EP - 5375 PB - IOS Press AN - OPUS4-64629 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Hejazi, Bardia A1 - Chand, Keerthana A1 - Fritsch, Tobias A1 - Bruno, Giovanni T1 - D-CNN and VQ-VAE Autoencoders for Compression and Denoising of Industrial X-Ray Computed Tomography Images N2 - The ever-growing volume of data in imaging sciences stemming from advancements in imaging technologies, necessitates efficient and reliable storage solutions for such large datasets. This study investigates the compression of industrial X-ray computed tomography (XCT) data using deep learning autoencoders and examines how these compression algorithms affect the quality of the recovered data. Two network architectures with different compression rates were used, a deep convolution neural network (D-CNN) and a vector quantized variational autoencoder (VQ-VAE). The XCT data used was from a sandstone sample with a complex internal pore network as a good test case for the importance of feature preservation. The quality of the decoded images obtained from the two different deep learning architectures with different compression rates were quantified and compared to the original input data. In addition, to improve image decoding quality metrics, we introduced a metric sensitive to edge preservation, which is crucial for three-dimensional data analysis. We showed that different architectures and compression rates are required depending on the specific characteristics needed to be preserved for later analysis. The findings presented here can aid scientists in determining the requirements and strategies needed for appropriate data storage and analysis. T2 - 28th European Conference on Artificial Intelligence – Including 14th Conference on Prestigious Applications of Intelligent Systems (PAIS 2025) CY - Bologna, Italy DA - 25.10.2025 KW - Data Compression KW - Deep Learning KW - X-ray Computed Tomography PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-644758 UR - https://ebooks.iospress.nl/doi/10.3233/FAIA251480 DO - https://doi.org/10.3233/FAIA251480 SN - 0922-6389 SP - 1 EP - 8 PB - IOS Press AN - OPUS4-64475 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Rabin, Ira A1 - Cohen, Zina ED - Corazzol, Giacomo ED - Fargeon, Sarah T1 - Black inks in medieval Jewish manuscripts N2 - Our aim was to obtain information about the use of different black inks in medieval Hebrew manuscripts, focusing on the question of possible preferences in the use of certain inks by different scribes. We present here an overview of the inks detected in a selection of Hebrew documents penned in the Middle East in the period from the 11th century to the 13th century. KW - Historic ink KW - Ink KW - Hebrew manuscripts KW - XRF KW - NIR PY - 2025 UR - https://books.openedition.org/ephe/2673?lang=en DO - https://doi.org/10.4000/13sug SP - 13 EP - 30 CY - Paris AN - OPUS4-65349 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Bruno, Giovanni ED - Makul, Matt T1 - Investigation of a New Ti Alloy for a New Generation of Additively Manufactured Implants with Lattice N2 - A new titanium alloy improving the operation of implants additively manufactured and including laterally closed lattice structures is proposed. The new alloy possesses an increased affinity to the bone. The measured bone–interface implant (BII) of less than 10 mm and bone–implant contact (BIC) of 95% demonstrated an excellent osseointegration. Furthermore, since additive manufacturing naturally leads to a high-roughness surface finish, the wettability of the implant is increased. The combination of these factors is pushing ossification beyond its natural limits. In addition, the quality and speed of the ossification and osseointegration in/around laterally closed lattice implants open the possibility of bone spline key of prostheses. This enables the stabilization of the implant into the bone while keeping the possibility of punctual hooks allowing the implant to be removed more easily if required. KW - X-ray Computed tomography KW - Defects KW - Machine Learning KW - Implants KW - Lattices PY - 2024 DO - https://doi.org/10.9734/bpi/cpstr/v7/7198E VL - 7 SP - 12 EP - 37 AN - OPUS4-59754 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Hahn, Oliver ED - Corbach, A. ED - Suchenwirth, R. H. R. T1 - Arsen im Papier - Materialwissenschaftliche Untersuchungen von Bibliotheksgut N2 - Materialwissenschaftliche Analysen werden an Bibliotheksgut durchgeführt, um kulturhistorische, restauratorische oder konservatorische Fragestellungen zu beantworten. Sie ermöglichen somit auch die Bestimmung von Art und Zusammensetzung arsenhaltiger Komponenten und erlauben Rückschlüsse darüber, ob diese durch Alterung und Korrosion freigesetzt werden können. Hier kann jedoch nur eine erste Einschätzung des Gefährdungspotenzials erfolgen; genaue Rückschlüsse auf die Konzentrationen in Raumluft oder Staub sind nur durch weiterführende Untersuchungen möglich. Es besteht ein Unterschied zwischen der Feststellung arsenhaltiger Substanzen in Bibliotheksgut und der Frage, ob diese auch tatsächlich freigesetzt werden. Dies wird am Beispiel der beiden Pigmente Smalte und Auripigment diskutiert. KW - Bibliotheksgut KW - Arsen KW - Zerstörungsfreie Prüfung PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-652376 SN - 978-3-447-12463-8 DO - https://doi.org/10.13173/WIF.6.037 VL - 6 SP - 37 EP - 45 PB - Harrassowitz CY - Wiesbaden AN - OPUS4-65237 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Czichos, Horst A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Simon, Franz-Georg ED - Czichos, Horst ED - Hennecke, Manfred T1 - Werkstoffe N2 - Die Prozesse und Produkte der Technik erfordern zu ihrer Realisierung eine geeignete materielle Basis. Material ist die zusammenfassende Bezeichnung für alle natürlichen und synthetischen Stoffe, Materialforschung. Materialwissenschaft und Materialtechnik sind die sich mit den Stoffen befassenden Gebiete der Forschung, Wissenschaft und Technik. Werkstoffe im engeren Sinne nennt man Materialien im festen Aggregatzustand, aus denen Bauteile und Konstruktionen hergestellt werden können. Bei den Konstruktionswerkstoffen stehen die mechanisch-technologischen Eigenschaften im Vordergrund. Funktionswerkstoffe sind Materialien, die besondere funktionelle Eigenschaften, z.B. physikalischer und chemischer Art oder spezielle technisch nutzbare Effekte realisieren, z.B. optische Gläser, Halbleiter, Dauermagnetwerkstoffe. KW - Werkstoffe KW - Metalle KW - Kunststoffe KW - Keramik KW - Ashby-Diagramme PY - 2012 SN - 978-3-642-22849-0 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-642-22850-6_4 IS - Kap. D SP - 589 EP - 698 PB - Springer-Vieweg CY - Berlin Heidelberg ET - 34. Aufl. AN - OPUS4-27980 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Simon, Franz-Georg A1 - Czichos, Horst ED - Hennecke, Manfred ED - Skrotzki, Birgit T1 - Grundlagen der Werkstoffkunde N2 - Der Aufbau der Werkstoffe wird durch Merkmale wie Bindungsart, atomare Strukturen, Kristallstrukturen einschließlich ihrer Gitterbaufehler, Körner und Phasen bestimmt. Die Mikrostruktur (Gefüge) stellt den Verbund der Kristalle, Phasen und Gitterbaufehler auf mikroskopischer und nanoskopischer Skala dar. Die Grundlagen der Phasenumwandlungen werden behandelt und die Bedeutung von Diffusionsprozessen erläutert. Werkstoffe sind bedeutend für Kultur, Wirtschaft, Technik und Umwelt. Ihre Herstellung benötigt Ressourcen und Energie. Recycling ist eine Möglichkeit zur Erhöhung der Ressourcenproduktivität. KW - Materialkreislauf KW - Aufbau von Festkörpern KW - Kristallsystem KW - Gleichgewicht KW - Ungleichgewicht KW - Kreislaufwirtschaft PY - 2019 SN - 978-3-662-57492-8 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-662-57492-8_27-1 SP - 1 EP - 31 PB - Springer-Verlag GmbH Deutschland CY - Berlin, Heidelberg ET - 35. AN - OPUS4-48476 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Bruno, Giovanni A1 - Kachanov, M. A1 - Sevostianov, I. ED - Bruno, Giovanni ED - Altenbach, H. ED - Eremeyev, V. ED - Müller, W. ED - Gutkin, M. T1 - Micromechanical Modeling of Non-linear Stress–Strain Behavior of Polycrystalline Microcracked Ceramics N2 - We discuss the non-linear stress–strain behavior of microcracked polycrystalline ceramics under uniaxial tension and compression (displacement control). Micromechanics explanation and modeling of its basic features, such as non-linearity and hysteresis in stress–strain curves, are developed, with stable microcrack propagation and “roughness” of intergranular cracks playing critical roles in tension and crack sliding playing a critical role in compression. Experiments involving complex loading histories are explained, and themodel is shown to reproduce the basic features of the observed stress–strain curves. KW - Neutron Diffraction KW - X-ray diffraction KW - Mechanical Properties KW - X-ray refraction radiography KW - Microcracking KW - Aluminum Titanate PY - 2023 SN - 978-3-031-28743-5 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-031-28744-2 SN - 1869-8433 SP - 1 EP - 22 PB - Springer CY - Heidelberg AN - OPUS4-57938 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Mieller, Björn ED - Kollenberg, W. T1 - Sintern N2 - Unter Sintern versteht man allgemein die Überführung eines aus Pulver geformten Rohlings in ein Formteil mit angestrebter Mikrostruktur bzw. gewünschten Gebrauchseigenschaften durch thermische Prozesse. In diesem Kapitel werden die Grundlagen zu Triebkräften und Kinetik sowie die prinzipiellen Mechanismen für Stofftransport und Verdichtung vorgestellt. Die verschiedenen Sintermechanismen Festphasensintern, Flüssigphasensintern und Reaktionssintern werden erläutert und mit einem Überblick über Drucksinterverfahren ergänzt. Abschließend wird ein Überblick über technologische Einflussfaktoren auf die Sinterung gegeben. KW - Technische Keramik KW - Sintermechanismen PY - 2018 SN - 978-3-8027-2986-7 SN - 978-3-8027-3081-8 SP - Kap. 4.6, 510 EP - 525 PB - Vulkan Verlag GmbH CY - Essen ET - 3 AN - OPUS4-43656 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Czichos, Horst A1 - Skrotzki, Birgit ED - Hennecke, Manfred ED - Skrotzki, Birgit T1 - Anforderungen, Eigenschaften und Verhalten von Werkstoffen N2 - Die Eigenschaften verschiedener Werkstoffe werden behandelt und typische Werkstoffkennwerte angegeben. Es werden Arten der Beanspruchung von Bauteilen und Werkstoffen vorgestellt, die diese in technischen Anwendungen unterworfen sind. Im Betrieb von Bauteilen kann Materialschädigung und unter Umständen auch Versagen eintreten. Mögliche Mechanismen und Ursachen werden erläutert und Einblicke in die Methodik der Schadensanalyse gegeben. KW - Beanspruchung KW - Werkstoffkennwerte KW - Mechanische Eigenschaften KW - Thermophysikalische Eigenschaften KW - Schadenskunde KW - Alterung KW - Bruch KW - Korrosion KW - Tribologie KW - Werkstoffauswahl PY - 2020 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-662-57492-8_29-1 SP - 1 EP - 45 PB - Springer-Verlag GmbH Deutschland AN - OPUS4-51286 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Czichos, Horst ED - Hennecke, Manfred ED - Skrotzki, Birgit T1 - Materialprüfung N2 - Die Materialprüfung dient der Analyse der Eigenschaften, der Qualität und der Sicherheit vonMaterialien undWerkstoffen. Die häufigsten Verfahren umfassen die Analyse der chemischen Zusammensetzung und der Mikrostruktur sowie die Ermittlung von Werkstoffkennwerten. Dazu zählt auch die Bestimmung des Materialverhaltens unter verschiedenen Beanspruchungen bis hin zu komplexen Beanspruchungen. Die Verwendung von Referenzmaterialien, Referenzorganismen und Referenzverfahren dient der Zuverlässigkeit und Richtigkeit von Messungen, Prüfungen und Analysen. KW - Materialprüfung KW - Werkstoffprüfung KW - Chemische Analyse KW - Mikrostrukturuntersuchung KW - Gefügeuntersuchung KW - Werkstoffmechanische Prüfung KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Referenzmaterial KW - Referenzorganismus KW - Referenzverfahren PY - 2019 SN - 978-3-662-57492-8 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-662-57492-8_30-1 SP - 1 EP - 27 PB - Springer-Verlag GmbH CY - Berlin, Heidelberg ET - 35 AN - OPUS4-50516 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Becker, S. A1 - Lu, Z. A1 - Leinitz, Sarah A1 - Schmidt, Wolfram A1 - Stephan, D. A1 - von Klitzing, R. ED - Mechtcherine, V. ED - Khayat, K. ED - Secrieru, E. T1 - Particle Interactions in Silica Systems in Presence of Superplasticizer N2 - The flowability of cement paste is of great importance in today’s construction industry and is influenced by additives such as superplasticizers (SP). One type of SPs are polycarboxylate ether type SPs. These additives electrostatically bind with the negatively charged carboxylic groups at the backbone to the positively charged clinker phases. To model positively charged clinker phases with adsorbed SP, silicon Wafers are pre-coated with cationic polyethylenimine (PEI) and SP is adsorbed onto the coated surface (Si/PEI/SP). Two different polycarboxylate ether type (PCE) SP are compared – one for ready-mix concrete and one for precast concrete. In this preliminary study the interaction forces between Si/PEI/SP surface and a silica microsphere (colloidal probe) are investigated under mild physico-chemical conditions (pH *6, ion concentration <10−5 M) using Colloidal Probe Atomic Force Microscopy (CP-AFM). The interaction force between the model surfaces is attractive for low concentration of SP. The force changes from attractive to repulsive by increasing amount of SP. The force upon approach reveals a biexponential behavior. The exponential decay at large and short surface separations are attributed to electrostatic and steric interactions, respectively. The steric forces of the SP for ready-mix concrete show a steeper onset than the SP for precast concrete. The quantification of these interaction forces will be compared to rheological measurements of similar systems. Furthermore, the parameters will be changed to better approach the conditions in real systems, i.e. higher pH and ionic strength. This helps to understand how the forces on the nanoscale influence the macroscopic rheology. KW - Interfacial forces KW - Silica beads KW - Superplasticizer KW - AFM PY - 2019 SN - 978-3-030-22565-0 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-030-22566-7 SN - 2211-0844 VL - 23 SP - 571 EP - 579 PB - Springer ET - 1 AN - OPUS4-49183 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Schmidt, Wolfram A1 - Leinitz, Sarah A1 - Mota, Berta A1 - Crasselt, Claudia ED - Liu, Jiaping ED - Wang, Ziming ED - Holland, Terence ED - Huang, Jing ED - Plank, Johann T1 - Influence of the aqueous phase of cement paste on the rheology in the presence of PCE N2 - The paper presents rheometric results and hydration curves for cementitious systems based on cement mixed with different aqueous phases at solid volume fraction of  = 0.45. The varied aqueous phases were deionized water, limewater, the filter residue of a cement paste mixed at w/c = 2.0, and the filtrate of cement paste at solid volume fraction of 0.45. Each cementitious system provided different amounts and sizes of particles formed in the aqueous phase. The pastes were observed with and without polycarboxylate ether based superplasticizer. It was observed that the presence of particles causes higher PCE saturation dosages to achieve a minimum value, but the minimum value is only affected in the case of large particles. In all cases with and without PCE, the presence of small particles causes increased plastic viscosity. In addition, with decreased number and size of hydrates in the aqueous phase the hydration was retarded, which was specifically pronounced in the presence of PCE KW - Aqueous phase of cement paste KW - Polycarboxylate ether KW - Rheology KW - Yield stress KW - Plastic viscosity KW - Heat of hydration KW - Syngenite KW - Solid volume fraction PY - 2018 SN - 978-1-64195-029-9 SP - SP-329-34, 428 EP - 443 PB - American Concrete Institute CY - Farmington Hill, Michigan AN - OPUS4-47107 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Schmidt, Wolfram A1 - Ramirez Caro, Alejandra A1 - Sojref, Regine A1 - Mota Gassó, Berta ED - Greim, M. ED - Kusterle, W. ED - Teubert, O. T1 - Contribution of the coarse aggregates to rheology - effects of flow coefficient, particle size distribution, and volume fraction N2 - In order to observe the effect of the aggregate phases between 2 mm and 16 mm without overlap with rheological effects induced by the cement hy-dration and without interactions with a threshold fine sand particle size that affects both, paste and aggregates, rheological experiments were conducted on a limestone filler based paste mixed with aggregates up to 16 mm. Vari-ous aggregate fractions were blended and mixed with the replacement paste in different volumetric ratios. The dry aggregates’ flow coefficients were determined and compared to yield stress and plastic viscosity values at different aggregate volume fractions. The results indicated that the flow coefficient is not a suitable parameter to predict the performance of the aggregates in the paste. It was shown that the yield stress of pastes is largely determined by the blend of different aggregate fractions, while the plastic viscosity to large extend depends upon the coars-est aggregate fraction. Based on the results, ideal aggregate composition ranges for minimised yield stress are presented. For the plastic viscosity no such grading curves to achieve minimum values could be found, but high viscosity curves are identified. KW - Rheology KW - Flow Coefficient KW - Particle Size Distribution KW - Volume Fraction KW - Cement KW - Concrete KW - Reference Material KW - Limestone Filler PY - 2018 SN - 978-3-7469-1878-5 SP - 96 EP - 108 PB - tredition GmbH CY - Hamburg AN - OPUS4-44434 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Lessovaia, S.N. A1 - Gerrits, Ruben A1 - Gorbushina, Anna A1 - Polekhovsky, Y.S. A1 - Dultz, S. A1 - Kopitsa, G.G. ED - Frank-Kamenetskaya, O.V. ED - Vlasov, D. ED - Panova, E.G. ED - Lessovaia, S.N. T1 - Modeling Biogenic Weathering of Rocks from Soils of Cold Environments N2 - Morphologically simple and microbially dominated ecosystems termed “biofilms” have existed on Earth for a long period of biosphere evolution. A model biofilm combining one heterotroph and one phototroph component was used in a laboratory experiment to simulate biogenic weathering with two different specimens of basic rock samples from the soil profiles. The rocks fragments from the regions of cold environments of Eurasia,where abiotic physical processes, including rock disintegration initiated by freezing–thawing cycles, represent the most probable Scenario of rock weathering, were subjected to biological colonization. The rock Fragments were represented by dolerite and metagabbro amphibolites. Polished sections of the rock samples were inoculated with the model microbiological consortium of the oligotrophic fungus and the phototrophic cyanobacteria (biofilm). After 3 month runtime of the experiment the progress of rock weathering was derived from the growth of the biofilm on the rock surfaces. The model biofilm visualization on the rock surface of polished sections illustrated their stronger development namely on dolerite in comparison with metagabbro amphibolite. The findings confirmed the higher sensitivity of dolerite to biogenic weathering due to (i) mineral association, in which quartz was absent and (ii) porosity providing higher specific surface area for biotic—abiotic interaction influenced by the occurrence of micro-porosity in the rock. KW - Biogenic weathering KW - Rock leaching KW - Fractal structure KW - Biofilm formation KW - Internal pores PY - 2020 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-030-21614-6_27 SP - 501 EP - 515 PB - Springer AN - OPUS4-51442 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Breitenbach, Romy A1 - Toepel, Jörg A1 - Dementyeva, Polina A1 - Knabe, Nicole A1 - Gorbushina, Anna ED - Flemming, H.-C. ED - Neu, T. R. ED - Wingener, J. T1 - Snapshots of fungal extracellular matrices N2 - Fungal extracellular materials reinforce a constant interaction between their cell wall and the environment. A dynamic mixture of chitin, glucans, mannans, glycoproteins, glycolipids and pigments supports the success of all fungal life styles – from symbiotic to the free-living and pathogenic. Fungi are perfectly adapted to grow on surfaces and in porous environments, where they form medically and geochemically relevant biofilms. Fungal EPS are critical in adhesion to other fungi, other cells or substratum as well as in the following interaction with the host immune system or material they attack, degrade and deteriorate respectively. Characterisation of extracellular compounds and understanding of its function is necessary to limit damage caused by fungal activity. All necessary methodology from chemical characterization to complete genetic analyses has been developed for medically important fungi. Now it is time to apply this knowledge to the numerous, largely aerobic and very active organisms that occupy a wide range of atmosphere-exposed habitats in the upper lithosphere. One can expect that analogies between medically- and environmentally-relevant model fungal species will help us to address the dynamics of the fungal cell EPS matrix in much more efficient and widely applicable ways. KW - Fungal cell wall KW - Melanin KW - Fungal life styles KW - Environmental and pathogenic fungi KW - Model fungal biofilms KW - Biogenic weathering PY - 2016 SN - 9781780407418 SN - 9781780407425 DO - https://doi.org/10.2166/9781780407418 SP - Chapter 14, 269 EP - 299 PB - IWA Publishing CY - London, UK AN - OPUS4-38094 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Schumacher, Julia ED - Scott, B. ED - Mesarich, C. T1 - Role of light in the life cycle of Botrytis cinerea N2 - The fungus Botrytis cinerea (Botryotinia fuckeliana) infects more than 500 plant species and causes a wide range of symptoms: soft rots, accompanied by collapse and water-soaking of tissues followed by the appearance of gray masses of conidia on leaves and soft fruits (gray mold), and spots that may turn brown to full-scale soft rotting on flower petals (Botrytis blight). In general, B. cinerea is responsible for severe economic losses that are either due to the damage of growing plants in the field or the rot of harvested fruits, flowers, and vegetables during storage under cold and humid conditions. B. cinerea has adapted to the plant host and its environment by evolving strategies to use plant tissues for proliferation in terms of a necrotrophic lifestyle, and to survive biotic stresses (host responses) as well as abiotic factors of the host’s environment such as sunlight and concomitant stresses. B. cinerea maintains a complex regulatory network of light-sensitive proteins and signal transduction pathways to use light for coordinating stress responses, virulence, and reproduction. Different light-controlled reproduction cycles enable B. cinerea to live in moderate climate zones by infecting and propagating in summer and resting in winter when green host tissues are unavailable. KW - Gray mold fungus KW - Plant pathogen KW - Light KW - Photoreceptors KW - Development PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-031-16503-0_14 VL - 5 SP - 329 EP - 346 PB - Springer, Cham AN - OPUS4-56724 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Leinitz, Sarah A1 - Lu, Z. A1 - Becker, S. A1 - Stephan, D. A1 - von Klitzing, R. A1 - Schmidt, Wolfram ED - Mechtcherine, V. ED - Khayat, K. ED - Secrieru, E. T1 - Influence of different accelerators on the rheology and early hydration of cement paste N2 - Special applications like pumping, spraying or printing of concrete require the precise adjustment of very specific rheological properties at different time steps during the casting process. Superplasticizers such as polycarboxylate ethers (PCE) can be used to obtain the required flowability, which, possibly in combination with additional rheology modifying admixtures, generate the required specified consistency. However, after the application, the concrete should change the rheological properties immediately in order to avoid deformations at rest. Therefore, the use of accelerators can be effective. Accelerators influence the hydration of cementitious materials, and thus the rheological properties over the course of time and the setting. In this paper, the influence of different accelerators on the rheology and early hydration of cement paste as well as the interaction of accelerator and PCE are presented. Methods like rheometry, needle penetration tests and practical Tests like spread flow were applied. The used accelerators showed accelerating behavior on the cement pastes without and in the presence of PCE. At the same time an influence on the rheology could be observed. This effect was less in the mixes with PCE, especially at the highest water/cement ratio (w/c). KW - Rheology KW - Cement paste KW - Accelerator KW - Superplasticizer KW - Setting PY - 2019 SN - 978-3-030-22565-0 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-030-22566-7 SN - 2211-0844 VL - 23 SP - 106 EP - 115 PB - Springer ET - 1 AN - OPUS4-49139 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Lu, Z. A1 - Becker, S. A1 - Leinitz, Sarah A1 - von Klitzing, R. A1 - Schmidt, Wolfram A1 - Stephan, D. ED - Mechtcherine, V. ED - Khayat, K. ED - Secrieru, E. T1 - Rheological properties of silica beads in the presence of different polymers and electrolyte N2 - Properties of interstitial liquid phase in cement paste, including the species and concentrations of polymers and ion etc., play an important role for the rheological properties of cementitious materials. In order to better understand their effect, an inert model substance, spherical silica beads (SBs) with defined surface and granulometry were used in the presence of electrolytes (CaCl2) and/or different polymers, including polycarboxylate superplasticizer (PCE) and polyethylene glycol (PEG). It was found the presence of Ca2+ greatly increases the viscosity and yield stress of silica beads paste (SBP), which is proportional to the [Ca2+]. For the effect of PCE, the addition of PCE is beneficial to the flowability of SBP, but a high dosage of PCE leads to a reversal effect. Furthermore, the yield stress firstly increases and then decreases with increasing [Ca2+] under the same dosage of PCE. The addition of PEG always increases the yield stress of SBP, regardless of the ion concentration and the presence or not of PCE. KW - Rheological properties KW - Ions KW - Superplasticizer KW - Silica beads PY - 2019 SN - 978-3-030-22565-0 SN - 978-3-030-22566-7 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-030-22566-7_72 SN - 2211-0844 VL - 23 SP - 619 EP - 627 PB - Springer ET - 1 AN - OPUS4-49185 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Hamann, Christopher A1 - Spanka, M. A1 - Stolle, Dirk A1 - Adam, Christian A1 - Auer, G. ED - Thiel, S. ED - Holm, O. ED - Thomé-Kozmiensky, E. ED - Goldmann, D. ED - Friedrich, B. T1 - Rückgewinnung von Zink aus Stahlwerksstäuben durch gemeinsame Behandlung mit chloridhaltigen Reststoffen N2 - Dieser Beitrag beschreibt die Entwicklung eines neuen chemischen Verfahrens, das in einem Kooperationsprojekt zwischen der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) und der Ferro Duo GmbH entwickelt wird. Mit dem entwickelten Verfahren soll es ermöglicht werden, schwermetallhaltige Filterstäube und -schlämme wie Gichtgasschlämme oder Elektroofenstäube, die als Abfälle während der Produktion von Roheisen und Rohstahl anfallen und die derzeit größtenteils deponiert werden, zu recyceln und die darin enthaltenen Wertstoffe (v.a. Eisen, Kohlenstoff und Zink) wieder in den Rohstoffkreislauf zurückzugeben. Das Verfahren basiert auf dem Prinzip der Chlorierung der in den Filterstäuben und -schlämmen enthaltenen Schwermetalloxide nach Zugabe eines flüssigen Chlordonators wie Eisen(II)-chlorid-Lösung oder Salzsäure. Die so chlorierten Schwermetalloxide werden bei Temperaturen zwischen 650 und 1100 °C in Form von Schwermetallchloriden verdampft und so selektiv vom behandelten Feststoff separiert. Erste experimentelle Ergebnisse zeigen, dass die Gehalte an Schwermetallen wie Zink, Blei und Cadmium um bis zu 99,7% reduziert werden können und die thermochemisch behandelten Filterstäube und -schlämme durch das Verfahren in sekundäre, im Wesentlichen aus Eisenoxiden bestehenden Rohstoffe für die Roheisenproduktion umgewandelt werden können. Da die chlorhaltigen Lösungen selbst Abfallstoffe aus anderen Industriezweigen sind (z.B. aus der Titandioxidproduktion oder der Stahlbeize), vereint das hier entwickelte Verfahren auf elegante Weise zwei Abfallstoffströme und wandelt diese in sekundäre Rohstoffe – einem mineralischen Rohstoff für die Roheisenproduktion sowie Zinkchlorid – um. KW - Zink KW - Recycling KW - Gichtgasschlamm KW - Elektroofenstaub KW - Ressourcenrückgewinnung PY - 2019 SN - 978-3-944310-46-6 VL - Band 12 SP - 593 EP - 605 PB - Thomé-Kozmiensky Verlag GmbH CY - Neuruppin AN - OPUS4-47527 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Adam, Christian ED - Holm, O. ED - Thome-Kozmiensky, E. ED - Quicker, P. ED - Kopp-Assenmacher, S. T1 - Verwertung von Klärschlamm N2 - Die natürlichen Nährstoffkreisläufe werden durch anthropogene Einflüsse, wie das Einbringen von Schadstoffen in nährstoffreiche Stoffströme, und die ungünstige lokale Verteilung der Nährstoffe (z.B. im Zuge der Intensivtierhaltung), erheblich gestört. Es sind lokale Unter- und Überversorgungen mit Nährstoffen zu beobachten. Gelangen die Nährstoffe in Gewässer, kommt es zum bekannten Phänomen der Eutrophierung. Hierbei ist der Nährstoff Phosphat meist der limitierende Faktor und es bestehen große Bestrebungen den anthropogenen Eintrag in Fließgewässer, Seen und Binnenmeere zu unterbinden. Der Schutz der Ostsee vor Nährstoffeinträgen ist beispielsweise ein sehr wichtiges Thema geworden und wird u.a. von der Baltic Sea Action Group verfolgt. Weitere Auswirkungen des bestehenden Systems sind Entzüge aus dem Nährstoffkreislauf, wie etwa bei der Deponierung phosphor- aber gleichzeitig auch schadstoffhaltiger Klärschlammaschen oder bei der Mitverbrennung von Klärschlamm in Müllverbrennungsanlagen, Kraftwerken oder Zementwerken. Hier wird das Phosphat ebenfalls als Bestandteil von Aschen deponiert oder in Form von Baustoffen einer sinnvollen stofflichen Nutzung entzogen. Gegen diese Art des Verlusts von Phosphat aus dem Nährstoffkreislauf hat der Gesetzgeber mit der Novellierung der Klärschlammverordnung reagiert, die am 3. Oktober 2017 in Kraft getreten ist und u.a. Regelungen zur Rückgewinnung von Phosphat aus Klärschlamm und Klärschlammasche enthält. Klärschlämme aus kommunalen Abwasserbehandlungsanlagen ab einer genehmigtenAusbaugröße von über 100.000 bzw. über 50.000 Einwohnerwerten (EW) dürfen nach einer Übergangsfrist ab dem 1. Januar 2029 bzw. 2032 nicht mehr in der Landwirtschaft oder im Landschaftsbau verwertet werden. Die Betreiber dieser Anlagen sind zur Rückgewinnung des im Schlamm enthaltenen Phosphors verpflichtet, wenn der Klärschlamm einen Phosphorgehalt von 20 g/kg Trockenrückstand (TR) oder mehr aufweist. Für Klärschlämme mit P-Gehalten > 40 g/kg TR reicht alternativ die Absenkung der P-Konzentration um 50 % aus. Die Rückgewinnung kann aus dem Schlamm oder aus der Verbrennungsasche des thermisch vorbehandelten Klärschlamms erfolgen. Aus der Asche müssen mindestens 80 % des Phosphoranteils zurückgewonnen werden. Anstelle einer Phosphorrückgewinnung aus Klärschlämmen aus kleineren und mittelgroßen Abwasserbehandlungsanlagen (bis 50.000 EW) können diese Schlämme auch weiterhin zu Düngezwecken auf Böden ausgebracht werden, sofern die Anforderungen und insbesondere die Grenzwerte der Klärschlammverordnung und des Düngerechts eingehalten werden. In der Abwasserreinigung wird der Makronährstoff Phosphor je nach Typ und Größe der Abwasserreinigungsanlage durch verschiedene Verfahren der Phosphatelimination weitgehend in die feste Phase, den Klärschlamm, überführt. Dies geschieht durch die Zugabe von Fällmitteln auf der Basis von Eisen- oder Aluminiumsalzen, oder durch das Verfahren der vermehrten biologischen Phosphorelimination (Bio-P). Das Phosphat liegt nun abhängig vom eingesetzten Verfahren als Bestandteil der gewachsenen Biomasse, als gefälltes Salz, adsorbiert an Eisen(oxi)hydroxiden oder im Falle der Bio-P Klärschlämme auch intrazellulär in Form von Polyphosphaten vor. Weitergehende Informationen hierzu sind im Beitrag von Kratz et al. Pflanzenverfügbarkeit und agronomische Effizienz von klärschlamm-basierten Phosphor (P) – Recyclingdüngern in diesem Buch zu finden. Die Bindungsformen unterscheiden sich demnach nach Art der eingesetzten Technologie der Phosphatelimination erheblich und haben einen entscheidenden Einfluss auf die verschiedenen Möglichkeiten der P-Extraktion und Rückgewinnung. KW - Abwasser KW - Phosphor KW - Klärschlamm KW - Klärschlammasche KW - Recycling PY - 2018 SN - 978-3-94431-043-5 SP - 165 EP - 186 PB - Thome-Kozmiensky Verlag GmbH CY - Neuruppin AN - OPUS4-46549 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Kratz, S. A1 - Adam, Christian A1 - Vogel, Christian ED - Holm, O. ED - Thome-Kozmienski, E. ED - Quicker, P. ED - Kopp-Assenmacher, S. T1 - Pflanzenverfügbarkeit und agronomische Effizienz von klärschlammbasierten Phosphor (P)-Recyclingdüngern N2 - Die agronomische Effizienz von Düngemitteln wird üblicherweise im Vegetationsversuch geprüft. Vegetationsversuche erlauben die Betrachtung unterschiedlicher Kulturpflanzen und deren Strategien der Nährstoffmobilisierung und -Aneignung ebenso wie die Berücksichtigung verschiedener Substrattypen und deren Eigenschaften hinsichtlich Nährstofffixierung und -freisetzung. Solche Versuche, selbst wenn sie nicht im Feld, sondern nur im Gefäß durchgeführt werden, sind jedoch sowohl zeit- als auch kostenintensiv. In erster Näherung wird die Pflanzenverfügbarkeit insbesondere von Phosphor (P)-Düngemitteln daher herkömmlicherweise mit Hilfe standardisierter chemischer Extraktionsmethoden abgeschätzt, deren Durchführung in der deutschen ebenso wie in der europäischen Düngemittelverordnung normiert ist. Diese Methoden werden auch im Rahmen der staatlichen Düngemittelverkehrskontrolle genutzt, um die Einhaltung düngemittelrechtlicher Vorgaben zu überprüfen. Wie jüngere Arbeiten gezeigt haben, ist jedoch die Übertragung herkömmlicher Standardextraktionsmethoden auf neue Dünger aus Recyclingmaterialien wie Klärschlamm mit einigen Schwierigkeiten verbunden. Korrelationen zwischen P-Aufnahme im Vegetationsversuch und chemischer Löslichkeit im Standardextrakt sind oft nur mäßig bis schwach oder überhaupt nicht signifikant. Die vorliegende Literaturübersicht gibt einen Überblick zum aktuellen Stand des Wissens über die chemische Löslichkeit von klärschlammbasierten P-Recyclingdüngern, deren Effizienz im Vegetationsversuch und statistische Relationen zwischen beiden Parametern. Anschließend werden alternative Methoden zur Abschätzung der P-Verfügbarkeit von Recyclingdüngern vorgestellt, die derzeit Gegenstand der wissenschaftlichen Diskussion sind. KW - P-Recyclingdünger KW - Phosphat KW - DGT-Methode KW - Agronomische Effizienz PY - 2018 SN - 978-3-944310-43-5 SP - 391 EP - 408 PB - Thome-Kozmiensky Verlag GmbH CY - Neuruppin AN - OPUS4-46551 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Adam, Christian A1 - Krüger, Oliver ED - IWA Publishing, T1 - Wastewater as a resource: From rare earth metals to phosphorus N2 - Wastewater contains a diverse array of organic and inorganic compounds and its complex composition strongly depends on the location and the connected dischargers. However, municipal wastewater as a carrier of feces and urine generally contains considerable amounts of the main nutrients nitrogen and phosphorus. The latter is in the focus of the discussions about the recovery potential of wastewater due to the relatively high mass flows of phosphorus in wastewater and the finite nature and decreasing quality of phosphate rock reserves. But due to the presence of the whole periodic table of elements, wastewater might contain further valuable components of interest for recovery including those defined as critical raw materials by the European Commission. Phosphorus and most of the other critical raw materials are fixed in the sewage sludge and after incineration in the sewage sludge ash (SSA). This is accompanied by high concentration factors from wastewater via sludge to ash. However, the mass fractions of the majority of elements in sewage sludge are comparable to those of the earth crust, indicating no relative enrichment. Nevertheless, enrichment factors of 100 or higher are given for phosphorus, copper, zinc, cadmium, silver, tin, lead and the platinum group elements indicating an anthropogenic input. An economic value of sewage sludge was estimated to $460,-/t calculated on the basis of the respective market prices for high purity elements – a theoretical value. A German survey of sewage sludge ashes showed that the mass fractions and the mass flows of most of the elements present in SSA are probably too low for an economic recovery. In most cases the mass flows are rather small compared to the imports and the chemical forms are not suitable for recovery. An exception is phosphorus that is present in high mass fractions up to 13% and that bears a high substitution potential. If the application of P-recovery technologies lead to a further concentration of valuable elements e.g. as by-products in side streams of the process, it would probably make also the recovery of other elements of economic interest. KW - Wastewater KW - Sewage sludge PY - 2018 SN - 978-1-78040-835-4 SN - 978-1-78040-836-1 SN - 978-1-78040-954-2 DO - https://doi.org/10.2166/9781780408361 SP - 241 EP - 252 PB - IWA Publishing CY - London AN - OPUS4-45679 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Herzel, Hannes A1 - Kugler, Stefan Anton A1 - Schaaf, T. A1 - Adam, Christian ED - Holm, O. ED - Thome-Kozmiensky, E. ED - Quicker, P. ED - Kopp-Assenmacher, S. T1 - Herstellung neuer Düngemittelausgangsstoffe durch thermochemische Behandlung von Klärschlammaschen N2 - Klärschlammasche kann viel Phosphor enthalten (bis zu 12%). Aus diesem Grund ist diese Asche ein gutes Ausgangsmaterial für Phosphordünger. Aufgrund der geringen Pflanzenverfügbarkeit des Phosphors in der Asche ist eine Aufbereitung notwendig. In diesem Buchbeitrag wird das thermochemische Verfahren AshDec vorgestellt, welches von dem Fachbereich 4.4 mit der Firma Outotec entwickelt worden ist. Es werden die Hintergründe diskutiert, die Phasenreaktionen bei diesem Prozess besprochen, Pflanzenversuche ausgewertet, verschiedene Extraktionen diskutiert und ein Konzept für eine mögliche Pilotanlage dargestellt. KW - Phosphor KW - Extraktionen KW - Alkalien KW - Thermochemisch PY - 2018 SN - 978-3-94431-043-5 SP - 495 EP - 512 PB - Thome-Kozmiensky Verlag GmbH CY - Neuruppin AN - OPUS4-46603 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Tamang, S. A1 - Wegner, Karl David A1 - Reiss, P. ED - Alivisatos, P. ED - Jang, E. ED - Ma, R. T1 - Quantum Dot Material Systems, Compositional Families N2 - Following the discovery of the quantum confinement effect in the early 1980s, it took more than 10 years to be able to synthesize monodisperse colloidal quantum dots (QDs) using organometallic chemistry approaches. The researchers behind these pioneering works, Alexey Ekimov, Louis Brus, and Moungi Bawendi, were awarded the Nobel Prize in Chemistry in 2023, exactly 30 years after the seminal report on the preparation of cadmium chalcogenide QDs. From the synthetic point of view, this approach, relying on the fast injection of a chalcogenide precursor dissolved in a tertiary phosphine into a hot solution of the cadmium precursor in a coordinating solvent (trioctylphosphine oxide, TOPO) acting at the same time as surface ligand, was revolutionary. It enabled the fast synthesis of wellcrystallized CdS, CdSe, and CdTe QDs of low size dispersion and high colloidal stability, whose size and hence optical and electronic properties could be conveniently tuned with the reaction time. Due to the comparable ease of this method and the later developed shelling procedures with ZnS, ZnSe, CdS, and mixtures or alloys of these materials, CdSe has become the workhorse for the entire QD field, covering the whole visible range of absorption and emission. Meanwhile, several breakthroughs have been achieved, which enabled us to bring QDs to their maturity of today and integrate them in several applications, in particular those relying on their exceptional luminescence properties, such as biological imaging as well as displays and screens. For such real-life applications, the quest for less toxic, safer-to-use, and environmentally friendly materials is of utmost importanceand a highly active research field. The use of cadmium- and lead-based materials is severely restricted by regulations such as the RoHS directive of the European Union: the maximum concentrations of lead and cadmium are 0.1 and 0.01% by weight, respectively, in all homogeneous materials in electrical and electronicequipment. Several families of alternative materials have been explored, with the most important ones for display technologies being indium phosphide (InP)- and ternary chalcopyrite-type QDs. KW - Quantum dots KW - Photoluminescence KW - LED KW - Display technology PY - 2025 SN - 978-1-394-18187-2 SP - 23 EP - 62 PB - John Wiley & Sons Ltd. AN - OPUS4-64675 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Weidner, Steffen ED - Matyjaszewski, K. ED - Möller, M. T1 - Mass spectrometry: MALDI (Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization) and ESI (Electrospray Ionization) N2 - In recent years mass spectrometric methods, in particular matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) and electrospray ionization (ESI) time-of-flight (TOF) mass spectrometry (MS) have become indispensable tools for analyzing molecular masses and mass distributions of polymers. Moreover, these techniques offer the advantage of being able to determine simultaneously chemical functionality, and compositional and topological distributions of polymers. Especially in combination with liquid and/or gas phase separation methods, a comprehensive polymer characterization can be achieved and the difficulties of MS to analyze chemically heterogeneous polymers, copolymers, and samples with broad molecular mass distribution can be overcome. KW - MALDI KW - ESI KW - Polymere KW - Electrospray ionization KW - Mass spectrometry KW - Matrix-assisted laser desorption/ionization KW - Tandem MS KW - Time of flight PY - 2012 SN - 978-0-444-53349-4 DO - https://doi.org/10.1016/B978-0-444-53349-4.00023-6 VL - 2 IS - Chapter 2.05 SP - 93 EP - 109 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-26098 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Weidner, Steffen A1 - Falkenhagen, Jana ED - Li, L. T1 - LC-MALDI MS for polymer characterization KW - Mass spectrometry KW - Polymers PY - 2010 SN - 978-0-471-77579-9 N1 - Serientitel: Chemical analysis: a series of monographs on analytical chemistry and its applications – Series title: Chemical analysis: a series of monographs on analytical chemistry and its applications VL - 175 IS - Chapter 11 SP - 247 EP - 265 PB - John Wiley & Sons AN - OPUS4-26406 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Krumbein, W.E. A1 - Gorbushina, Anna ED - Timmis, K.N. T1 - Global relations between the Redox cycles of carbon, iron, and sulfur N2 - Solar energy has been transformed into useful redox differences or disequilibria within the Earth´s crust since the onset of anoxygenic and oxygenic photosynthesis in the Precambrian. Inorganic oxidized carbon is transformed into reduced carbon compounds by capturing and storing solar energy. During this process, many different organic compounds are formed including carbohydrates, proteins, hydrocarbons, and various other complex organic metabolic products and their diagenetic polymerization products (melanin, humic substances, petroleum, coal, and kerogen). Many of these solar energy-enriched compounds, however, are oxidized immediately or during the diagenetic transformation of sediments. The oxidation agents are oxygen, sulfate, iron, and other oxidized compounds, which in turn are partly enriched with the original solar energy. On a global biogeochemical scale, however, sulfur and iron are the most important elements. Geological evidence shows that biogeochemical cycles tend to yield stable ratios between the most oxidized forms of carbon (carbon dioxide and calcium/magnesium carbonate) and the most reduced forms (diamond, coal, methane, and hydrocarbons). Throughout the Earth’s history and evolution, this equilibrium ratio is around 1:4, maximally 1:5. When too much carbon is stored in the crust in the form of reduced compounds or vice versa, climatic and biogeomorphogenetic consequences upset the equilibrium. The biosphere reacts in a way to return to the optimal ratio. Excellent examples for this fluctuating equilibrium are the Carboniferous (too much organic carbon stored), the Permian (too little organic carbon stored), and the Tertiary with a generally equivalent production of hydrocarbons and carbonates. At present, we are in a period in which there is a global biogeochemical need to oxidize reduced carbon compounds as fast as possible in order to avoid even more dramatic global climate shifts. The highly evolved human genome seems to be the tool for this shift. Enormous amounts of reduced carbon are turned into the oxidized form as carbon dioxide, which by various biogeochemical pathways is quickly transformed into carbonate, another oxidized form of carbon that can be stabilized and stored in the sedimentary record. Fast recycling of excessively stored solar energy may enable the survival of a global biosphere under highly stressed conditions. KW - Geochemistry KW - Biologically influenced mineral fluxes PY - 2010 SN - 978-3-540-77584-3 SN - 978-3-540-77587-4 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-540-77587-4_10 IS - Chapter 10 SP - 157 EP - 169 PB - Springer CY - Berlin Heidelberg AN - OPUS4-21983 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Krumbein, W. A1 - Gorbushina, Anna ED - Watt, J. ED - Tidblad, J. ED - Kucera, V. ED - Hamilton, R. T1 - Some aspects of biological weathering and air pollution KW - Cyanobacteria KW - Geobiology KW - Microcolonial fungi KW - Rock inhabiting fungi-phototroph symbioses KW - Soil formation KW - Subaerial biofilms KW - Weathering PY - 2009 SN - 978-0-387-84892-1 DO - https://doi.org/10.1007/978-0-387-84893-8_5 IS - Chapter 5 SP - 127 EP - 145 PB - Springer Science + Business Media AN - OPUS4-20886 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Knabe, Nicole A1 - Gorbushina, Anna ED - Gurtler, V. ED - Trevors, J. T. T1 - Territories of rock-inhabiting fungi: Survival on and alteration of solid air-exposed surfaces N2 - Subaerial biofilms that are omnipresent at the interface between all solid substrates and the atmosphere are composed of a unique and widespread group of ascomycetes called rock-inhabiting fungi or microcolonial fungi (MCF), typically in communities with other microorganisms. While subaerial biofilms in toto have important roles in mineral weathering and biodeterioration of materials, methodological approaches to subaerial biofilm communities are diverse and frequently focussed on MCF. Here, we review the historical development of the research methods applied in the field and consider perspectives to increase our understanding of the biofilm-induced changes of solid substrate surfaces. KW - Biologically induced mineral weathering KW - Geobiology KW - Microcolonial fungi KW - Subaerial biofilm KW - Symbiosis PY - 2018 UR - https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0580951718300047 SN - 9780128146040 DO - https://doi.org/10.1016/bs.mim.2018.06.001 VL - 45 SP - Chapter 6, 145 EP - 169 PB - Elsevier AN - OPUS4-47181 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Stephan, Ina A1 - Gabsch, T. A1 - Dimke, Thomas A1 - Egel, Ellen ED - Gabsch, T. T1 - Schimmelpilzbewuchs auf Materialien in Anlehnung an zentralasiatische Wandmalereien aus dem 5./6. Jahrhundert n. Chr. N2 - Die Staatlichen Museen zu Berlin besitzen die weltweit bedeutendste Sammlung zentralasiatischer Kunstschätze. Diese sind insbesondere dem Forschergeist des Indologen Albert Grünwedel (1876 bis 1935) zu verdanken. Grünwedel war Expeditionsleiter der ersten Turfan-Expedition 1902 und Direktor der Indischen Abteilung am Museum für Völkerkunde in Berlin. Bereits bei der Entdeckung der zentralasiatischen Kultstätten gegen Ende des 19. Jahrhunderts waren Beschädigungen durch Schimmelpilze in situ festgestellt worden. Die von den deutschen Expeditionen in Zentralasien vorgefundenen Kultstätten hatten unterschiedliche Erhaltungszustände. Einige Höhlen waren komplett eingestürzt, verschüttet und mussten freigelegt werden. Bei anderen Höhlen waren die Vorhallen zerstört und es tropfte Wasser aus Deckenausbrüchen und Rissen im Felsgestein. Im weiteren Verlauf des 20. Jahrhunderts sind insbesondere kriegsbedingt weitere Feuchtigkeits- und Schimmelschäden an den zentralasiatischen Wandmalereien zu verzeichnen gewesen. Es wird deutlich, dass sowohl bei den Bergungsmaßnahmen als auch im weiteren Verlauf des 20. Jahrhunderts Schimmelpilze in unterschiedlicher Form und Menge die Sammlung beeinträchtigt haben. Umso mehr ist es erforderlich, weiterhin Untersuchungen zu Feuchtigkeits- und Schimmelschäden im Zusammenhang mit der Turfan-Sammlung durchzuführen und Erkenntnisse zu Veränderungen an der Malschicht und den Bindemitteln zu gewinnen. Die erste hier vorgestellte Studie sollte klären, ob Komponenten, die bei der Erstellung der Wandmalereien oder bei deren Restaurierung in den 1950er Jahren genutzt wurden, als Nährstoffe für Schimmelpilze infrage kommen. Die zweite Untersuchung betraf die Besiedelbarkeit von Farbpigmenten, wie sie nachweislich bei den Wandmalereien zum Einsatz gekommen sind. Es stellte sich heraus, dass sowohl die Wahl der Pigmente als auch die des Trägermaterials zu Unterschieden in der Besiedelbarkeit der Wandmalereiproben führen. Zwar wurde in dieser Untersuchung die Verschmutzung der Oberflächen simuliert, nicht aber die natürliche Alterung im Laufe der Jahrhunderte. Neben biologischen Faktoren werden auch chemisch-physikalische Umwandlungsprozesse Einfluss auf die Besiedelbarkeit der Pigmente haben. Deshalb sind zur Erhaltung der originalen Wandmalereien auch zukünftig weiterführende Untersuchungen zum Einfluss der verwendeten Materialien auf die Langzeitbeständigkeit erforderlich. Die hier beschriebenen Arbeiten zeigen nur einen ersten Teilaspekt zukünftiger Forschungen zu diesem Thema auf. KW - Kulturgut KW - Wandmalerei KW - Schimmel KW - Pilzbefall KW - Bindemittel KW - Farbpigmente PY - 2012 SN - 978-3-7338-0385-8 SP - 164 EP - 171 PB - Koehler & Amelang CY - Leipzig AN - OPUS4-27611 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Arlt, C. A1 - Exner, W. A1 - Riedel, U. A1 - Sturm, Heinz A1 - Sinapius, M. ED - Wiedemann, M. ED - Sinapius, M. T1 - Nanoscaled boehmites' modes of action in a polymer and its carbon fiber reinforced plastic N2 - Laminates of carbon fiber reinforced plastic (CFRP), which are manufactured by injection technology, are reinforced with boehmite particles. This doping strengthens the laminates, whose original properties are weaker than those of prepregs. Besides the shear strength, compression strength and the damage tolerance, the mode of action of the nanoparticles in resin and in CFRP is also analyzed. It thereby reveals that the hydroxyl groups and even more a taurine modification of the boehmites' surface alter the elementary polymer morphology. Consequently a new flow and reaction comportment, lower glass transition temperatures and shrinkage, as well as a changed mechanical behavior occur. Due to a structural upgrading of the matrix (higher shear stiffness, reduced residual stress), a better fiber-matrix adhesion, and differing crack paths, the boehmite nanoparticles move the degradation barrier of the material to higher loadings, thus resulting in considerably upgraded new CFRP. KW - Nano particles KW - Epoxy KW - Aerospace PY - 2012 SN - 978-3-642-29189-0 SN - 978-3-642-29190-6 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-642-29190-6_4 SP - 49 EP - 58 PB - Springer CY - Berlin AN - OPUS4-26496 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Ritter, Z. A1 - Staude, Andreas A1 - Prohaska, S. A1 - Felsenberg, D. ED - Naik, G. R. T1 - Osteocytes characterization using synchrotron radiation CT and finite element analysis N2 - Since a correlation between osteocyte number and their morphology with bone aging or its response to pharmacological treatment appears to exist, a methodology to characterize osteocytes from bone biopsies becomes important. In this chapter, the usage of synchrotron measurements, algorithms for image analysis (Amira, ZIB), and the finite element method using parallelized computational resources for topological analysis of osteocytes is explained and discussed. Different routines normally applied for material characterization of network-like structures (skeletonization) have been adapted to visualize osteocytes along bone cement lines at high resolution (2.174 µm). The different steps concerning to counting osteocytes and analyzing the mechanical behavior of bones are illustrated with an example. Our findings showed a clear alignment of the osteocytes along the cement lines. Interestingly, at the regions near the bone surface with reduced mineralization grade, osteocytes were mainly aligned along the close to high mineralized region. Apparently, not only osteocytes number is reduced with aging but their size increases and they become sparely distributed in comparison with the healthy bone samples from the human mandible. Automatic tetrahedron mesh generation using the "tetragen" tool from Amira worked adequately for meshing the biopsies with a resolution of 20 µm, but meshing biopsies with osteocytes embedded on the bone matrix from the SR-CT samples consumes an enormous amount of time, due to necessary adjustments for avoiding intersections and conserving model closeness. KW - CT KW - Finite element analysis KW - Osteocytes characterization KW - Synchrotron radiation PY - 2012 SN - 978-953-51-0412-4 DO - https://doi.org/10.5772/35242 SP - 165 EP - 190 PB - InTech CY - Rijeka AN - OPUS4-25845 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Kovalev, Alexander A1 - Sturm, Heinz ED - Wang, Q.J. ED - Chung, Y.-W. T1 - Polymer Adhesion N2 - Polymer adhesion is the phenomenon of adhesive-bonded joint formation between polymer material and other solids brought into contact. KW - Adhesion KW - Polymer KW - Contact interaction PY - 2013 SN - 978-0-387-92896-8 SN - 978-0-387-92897-5 SN - 978-0-387-92898-2 DO - https://doi.org/10.1007/978-0-387-92897-5_816 IS - Chapter C SP - 2551 EP - 2556 PB - Springer Science + Business Media CY - New York AN - OPUS4-28972 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Zarinwall, A. A1 - Waniek, Tassilo A1 - Finke, B. A1 - Sadaat, R. A1 - Sturm, Heinz A1 - Garnweitner, G. ED - Sinapius, M. ED - Ziegmann, G. T1 - Particle Surface Modification N2 - Whilst a decisive role of the particle-matrix interphase on the mechanical properties of nanoparticle-filled polymers has been demonstrated in the last years, the arbitrary design of this interphase remains a very challenging goal. In principle, this could be realized via an appropriate surfacemodification of the nanofiller prior to its incorporation in the polymer. For most systems, such as for boehmite nanofillers, however, the interaction of organic modifiers with the particle surface has not been studied in detail, and only single studies are known rather than systematic investiga- tions on the effects of different chemical functions anchored on the particle surface. In this chapter, we present an extensive study on the binding of APTES, a common silane surface modifier, with boehmite, and show that thermogravimetric analysis (TGA) coupled with mass spectrometry (MS) is a convenient and highly suitable method to elucidate the ligand binding in detail. Furthermore, a two-step coupling strategy is presented, demonstrating that based on APTES anchored to the parti- cle surface, the condensation of various carboxylic acids can be utilized to enable highly diverse chemical properties of the nanofillers, which leads to very different particle-matrix interactions in the nanocomposites. KW - APTES KW - Boehmite KW - Nanoparticle KW - TGA-MS PY - 2021 SN - 978-3-030-68522-5 SN - 978-3-030-68523-2 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-030-68523-2 SN - 2194-8240 SN - 2194-8259 SP - 119 EP - 142 PB - Springer Nature Switzerland AG CY - Cham AN - OPUS4-53727 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Szymoniak, Paulina A1 - Qu, Xintong A1 - Schönhals, Andreas A1 - Sturm, Heinz ED - Sinapius, M. ED - Ziegmann, G. T1 - Characterization of Polymer Nanocomposites N2 - The complex effect of nanoparticles on an epoxy-based and anhydride cured DGEBA/Boehmite nanocomposite with different particle concentrations is considered in this chapter. A combination of X-ray scattering, calorimetry (fast scanning and temperature modulated calorimetry) and dielectric spectroscopy was employed to characterize the structure, vitrification kinetics and the molecular dynamics of the nanocomposites. Firstly, the unfilled polymer was found to be intrinsically heterogeneous, showing regions with different crosslinking density, indicated by two separate dynamic glass transitions. Moreover, the glass transition temperature decreases with increasing nanoparticle concentration, as a result of changes in the crosslinking density. In addition, it was shown that the incorporation of nanoparticles can result in simultaneous increase in the number of mobile segments for low nanoparticle concentrations and on the other hand, for higher loading degrees the number of mobile segments decreases, due to the formation of an immobilized interphase. KW - Rigid amorphous fraction KW - Epoxy nanocomposites KW - X-ray scattering KW - Differential scanning calorimetry KW - Broadband dielectric spectroscopy KW - Flash DSC PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-030-68523-2_4 SP - 55 EP - 77 PB - Springer Nature AN - OPUS4-52698 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -