TY - JOUR A1 - Rabe, T. A1 - Kalinka, Gerhard A1 - Mieller, Björn T1 - Manufacturing and deformation behavior of alumina and zirconia helical springs at room temperature N2 - Ceramic helical springs with identical dimensions were produced by hard machining from alumina, alumina toughened zirconia (ATZ), and tetragonal zirconia polycrystals (TZP) stabilized with different oxides. According to the results of the spring constant determination under deformation rates of 3 mm/min, the deformation behavior of all ceramic springs obeys to Hook’s law. However, variation of the deformation rate, tests under constant load, and spring recovery behavior revealed differences in the deformation behavior of alumina, TZP, and ATZ springs. Alumina springs exhibited time-independent deformation in all tests. In contrast, anelastic deformation at room temperature was demonstrated in all springs containing TZP. This deformation is completely reversible over a period of several days. Anelastic behavior is particularly pronounced in Y-TZP springs, whereas Ce-TZP springs exhibit comparatively very low but still reliably detectable anelasticity. Oxygen vacancies in the TZP ceramic are considered the most likely explanation for the anelastic behavior of TZP springs at room temperature. KW - Alumina KW - Creep KW - Elastic properties KW - Zirconia PY - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-571858 SN - 0002-7820 SP - 1 EP - 14 PB - Wiley-Blackwell CY - Oxford [u.a.] AN - OPUS4-57185 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bertin, Annabelle T1 - Building macromolecular mimetics of cell constituents N2 - One of the holy grails in chemistry is to reconstruct some of life’s functions with synthetic materials. In this contribution, we demonstrate that “simple” macromolecular architectures such as dendritic amphiphiles, Janus dendrimers, thermoresponsive and hybrid organic-inorganic (co)polymers enable to mimic some of the functions of proteins for biomineralization, natural bactericides, biological membranes or the stimuli-responsive cytoskeleton. T2 - Makromolekulares Kolloquium Freiburg 2018 CY - Freiburg in Breisgau, Germany DA - 21.02.2018 KW - Thermoresponsive polymers KW - Cytoskeleton mimic PY - 2018 AN - OPUS4-44296 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bertin, Annabelle T1 - Building macromolecular mimetics of cell constituents N2 - One of the holy grails in chemistry is to reconstitute some of life’s functions with or within synthetic materials. In this contribution, we demonstrate that “simple” macromolecular architectures such as dendritic amphiphiles, Janus dendrimers, thermoresponsive and hybrid organic-inorganic (co)polymers enable to mimic some of the functions of proteins for biomineralization, natural bactericides, biological membranes or the stimuli-responsive cytoskeleton. T2 - Chemiedozententagung 2018 CY - Jena, Germany DA - 05.03.2018 KW - UCST-type polymers KW - Bioinspiration KW - Thermoresponsive polymers PY - 2018 AN - OPUS4-44442 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Radl, S. A1 - Kreimer, M. A1 - Manhart, J. A1 - Griesser, T. A1 - Moser, A. A1 - Pinter, G. A1 - Kalinka, Gerhard A1 - Kern, W. A1 - Schlögl, S. T1 - Photocleavable epoxy based materials N2 - The present study aims at the development of photodegradable epoxy based materials comprising o-nitrobenzyl ester links that undergo well defined bond cleavage in response to UV irradiation. New bi-functional epoxy based monomers bearing o-nitrobenzyl ester groups are synthesized and thermally cured with an anhydride hardener to yield photosensitive polymers and duromers. The UV induced changes in solubility are exploited for the preparation of positive-type photoresists. Thin patterned films are obtained by photolithographic processes and characterized by microscopic techniques. The results evidence that sensitive resist materials with good resolution and high contrast behavior can be accomplished. Along with resist technology, the applicability of o-nitrobenzyl chemistry in the design of recyclable polymer materials with thicknesses in the millimeter range is evaluated. By monitoring the thermo-mechanical properties upon UV illumination, a distinctive depletion of storage modulus and glass transition temperature is observed with increasing exposure dose. Additionally, single fiber pull-out tests are carried out revealing a significant decrease of the interfacial adhesion at the fiber-matrix interface due to the phototriggered cleavage reaction. KW - Epoxy based network KW - Photocleavage KW - o-Nitrobenzyl ester KW - Adhesion KW - Mechanical properties KW - Interfacial shear strength PY - 2015 U6 - https://doi.org/10.1016/j.polymer.2015.05.055 SN - 0032-3861 SN - 1873-2291 VL - 69 SP - 159 EP - 168 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-34566 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Friedrich, Jörg A1 - Altmann, Korinna A1 - Wettmarshausen, Sascha A1 - Hidde, Gundula T1 - Coating of carbon fibers with adhesion-promoting thin polymer layers using plasma polymerization or electrospray ionization technique—A comparison N2 - Plasma polymers and electrospray-ionization (ESI) polymer layers are compared for most efficient adhesion promotion in carbon fiber-epoxy resin composites. The ultra-thin ESI layers (2–30 nm) of commercial poly(acrylic acid) and poly-(hydroxyethylmethacrylate) produce an significant increase of adhesion measured by single-fiber pull out tests. However, plasma Treatment has also advantages, such as simultaneous activation of the fiber substrate. Chemical structure and composition are rather far from the regular structure of commercial polymers as deposited by ESI processing. KW - Plasma polymers KW - Electrospray ionization polymers KW - Poly(acrylic acid) KW - Poly- (hydroxyethylmethacrylate) PY - 2017 U6 - https://doi.org/10.1002/ppap.201600074 SN - 1612-8869 SN - 1612-8850 VL - 14 IS - 3 SP - e1600074-1 EP - 14 AN - OPUS4-40510 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schilder, Constanze A1 - Schukar, Marcus A1 - Steffen, Milan A1 - Krebber, Katerina T1 - Structural health monitoring of composite structures by distributed fibre optic sensors N2 - Structural Health Monitoring of composite materials gains in importance with the increasing use of Composite structures for safety-related applications, e.g. in aerospace. Because of the material properties of composites, defects often occur inside the structures and raise the demand for integrated sensors. The advantages of optical fibres predestine them not only for the surface-application on composite structures but also for the Integration into composite structures. Even without quasi-distributed sensors such as FBGs or LPGs, the optical fibre itself can be used to measure the structure and occurring events over the entire fibre length by distributed sensing techniques. This paper presents the surface-application of polyimide coated silica optical fibres onto PEEK specimens and the integration of copper and polyimide coated silica optical fibres into an AS-4/PEEK Composite to be used as distributed fibre optic sensors for SHM. Results from distributed measurements by optical backscatter reflectometry based on Rayleigh backscattering are shown. T2 - 5th International symposium on NDT in aerospace CY - Singapore DA - 13.11.2013 KW - Structural health monitoring (SHM) KW - Composite structures KW - Optical fibre KW - Distributed fibre optic sensors KW - Optical backscatter reflectometry PY - 2013 SN - 1435-4934 SP - 1 EP - 7 AN - OPUS4-29687 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bertin, Annabelle A1 - Taabache, Soraya A1 - Maskos, M. T1 - Controlled self-assembly of Janus dendrimers via microfluidics N2 - Vesicles self-assembled in water from natural and synthetic phospholipids (liposomes), amphiphilic block copolymers (polymersomes), and more recently amphiphilic Janus dendrimers (dendrimersomes) as hollow soft structures in the nano size regime have attracted increasing interest as they can mimic primitive and contemporary biological membranes, and can be configured into biomimetic nanocapsules with application in nanomedicine such as gene, proteins and drug carriers or theranostics. Compared to other amphiphilic structures, the molecular structure of Janus dendrimers can be precisely controlled: by using the vast range of tools from organic chemistry their size, architecture, density, generation as well as the number of end groups of the individual dendrons can be modified as desired. Unfortunately, the controlled production of the supramolecular aggregates made thereof is still a challenging task. Conventional batch-based techniques such as the solvent injection method or the film hydration method typically go along with a lack of control over mixing and thus over size, morphology and size distribution. The micromixer technology is a promising method for the controlled preparation of supramolecular assemblies as it allows control of mixing at microscale level. In addition, such microfluidic systems benefit from a high mixing efficiency, a low mixing time as well as from a reproducible and continuous synthesis. Herein, we report on the microfluidic-controlled self-assembly of Janus dendrimers as dendrimersomes and the impact of the mixing parameters on the self-assembly process. T2 - 6th Annual workshop on biomaterials and their interactions with biological and model membranes 2017 CY - Altafulla, Spain DA - 07.09.2017 KW - Janus dendrimers KW - Dendrimersomes KW - Microfluidic PY - 2017 AN - OPUS4-41903 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Marotzke, Christian T1 - Strength of composite structural parts - role of the fiber/matrix interface N2 - The strength of laminates distinctly depends on the transverse strength of the laminas. The transverse failure is dominated by the adhesion between fiber and matrix. Usual strength criteria however do not take into account the adhesive strength explicitly. The determination of the interface strength is performed on the micromechanical scale using single fiber specimens. The fibers are loaded under off-axis loading while the debonding is monitored under a microscope. The stresses acting in the Interface are calculated by finite element analyses. It is found that for off-axial angles up to 35° interfacial debonding is the dominant failure mode while fiber breakage takes place at lower angles. The occurrence of fiber breakage and debonding under off-axis loading shows that the restriction to two potential failure planes - perpendicular or parallel to the fibers - as applied in common failure criteria has to be put in question. T2 - SEICO 11 - SAMPE Europe - 32nd International technical conference CY - Paris, France DA - 28.03.2011 KW - Composites KW - Strength KW - Adhesion PY - 2011 SN - 978-3-9523565-3-1 IS - Session 3B SP - 250 EP - 257 AN - OPUS4-23680 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bertin, Annabelle T1 - Controlled self-assembly of Janus dendrimers via microfluidics N2 - Vesicles self-assembled in water from natural and synthetic phospholipids (liposomes), amphiphilic block copolymers (polymersomes), and more recently amphiphilic Janus dendrimers (dendrimersomes) -5 as hollow soft structures in the nano size regime have attracted increasing interest as they can mimic primitive and contemporary biological membranes, and can be configured into biomimetic nanocapsules with application in nanomedicine such as gene, proteins and drug carriers or theranostics. Compared to other amphiphilic structures, the molecular structure of Janus dendrimers can be precisely controlled: by using the vast range of tools from organic chemistry their size, architecture, density, generation as well as the number of end groups of the individual dendrons can be modified as desired. Unfortunately, the controlled production of supramolecular aggregates made thereof is still a challenging task. Conventional batch-based techniques such as the solvent injection method or the film hydration method typically go along with a lack of control over self assembly/mixing and thus over size, morphology and size distribution of the vesicles. The micromixer technology is a promising method for the controlled preparation of supramolecular assemblies as it allows control of mixing at microscale level. In addition, such microfluidic systems benefit from a high mixing efficiency, a low mixing time as well as from a reproducible and continuous production of soft nanoparticles. Herein, we report on the microfluidic-controlled self-assembly of Janus dendrimers as dendrimersomes and the impact of the mixing parameters on the self-assembly process. T2 - Invited talk Leibniz Institute of Polymer Research Dresden (IPF) CY - Dresden, Germany DA - 08.03.2018 KW - Vesicles KW - Janus dendrimers KW - Microfluidics PY - 2018 AN - OPUS4-44441 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bertin, Annabelle A1 - Asadujjaman, Asad A1 - Ahmadi, Vahid T1 - Upper critical solution temperature (UCST)-type thermoresponsive polymers from hydrogen-bonding monomers N2 - UCST-type thermoresponsive polymers (i.e. that phase separate from solution upon cooling) present a tremendous potential not only in aqueous media where they can be used in drug delivery, diagnostic and microfluidic applications, but also in water/alcohol mixtures, where they can be used for instance in sensing systems for alcohol-soluble drugs. However, only a few thermoresponsive polymers have been reported that present an UCST in a relevant temperature range and “green” solvents such as water or ethanol. In this context, acrylamide-based monomers can be very useful building blocks for designing novel non-ionic UCST-type polymers because of their hydrophilic nature (with the appropriate side chain) and propensity to form hydrogen bonds. We will present our latest results on the UCST-type thermoresponsive behaviour of acrylamide- and 2,6-diaminopyridine-based homopolymers and copolymers in water or water/alcohol mixtures, and give some insights about the rational design of UCST polymers relying on H-bonding. T2 - Séminaire Laboratoire de Chimie des Polymères (LCP), UPMC, Paris CY - Paris, France DA - 28.09.2017 KW - UCST-type polymers KW - H-bonding monomers PY - 2017 AN - OPUS4-42478 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bertin, Annabelle A1 - Taabache, Soraya A1 - Maskos, M. T1 - Controlled self-assembly of Janus dendrimers via microfluidics N2 - Vesicles self-assembled in water from natural and synthetic phospholipids (liposomes), amphiphilic block copolymers (polymersomes), and more recently amphiphilic Janus dendrimers (dendrimersomes) -5 as hollow soft structures in the nano size regime have attracted increasing interest as they can mimic primitive and contemporary biological membranes, and can be configured into biomimetic nanocapsules with application in nanomedicine such as gene, proteins and drug carriers or theranostics. Compared to other amphiphilic structures, the molecular structure of Janus dendrimers can be precisely controlled: by using the vast range of tools from organic chemistry their size, architecture, density, generation as well as the number of end groups of the individual dendrons can be modified as desired. Unfortunately, the controlled production of the supramolecular aggregates made thereof is still a challenging task. Conventional batch-based techniques such as the solvent injection method or the film hydration method typically go along with a lack of control over mixing and thus over size, morphology and size distribution. The micromixer technology is a promising method for the controlled preparation of supramolecular assemblies as it allows control of mixing at microscale level. In addition, such microfluidic systems benefit from a high mixing efficiency, a low mixing time as well as from a reproducible and continuous synthesis. Herein, we report on the microfluidic-controlled self-assembly of Janus dendrimers as dendrimersomes and the impact of the mixing parameters on the self-assembly process. T2 - 11th Young Scientists' Workshop, Fraunhofer ICT-IMM CY - Mainz, Germany DA - 27.09.2017 KW - Vesicles KW - Dendrimersomes KW - Micromixer PY - 2017 AN - OPUS4-42479 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Trappe, Volker T1 - Current and future technological advancement in polymer matrix composites enabled through fundamental discoveries N2 - This presentation is a summary of the work from the past 20 years’ development of PMC-testing at the BAM-FB 5.3 with respect to safety-relevant design of advanced light weight structures in aircraft, wind turbine and automotive applications. The talk begins with wood as an example from nature, and emphasizes that load case, fiber architectural design and the production process and quality have to go hand in hand to generate an advanced light weight structure. Since PMC-relevant basic findings of mankind span across hundreds of years, high-performance composite applications today are based more on long term experiences than on breakthrough inventions of modern days. In the second part of the talk, future plans and projects of FB-5.3 are presented, specifically addressing H2-safety, circular economy, recycling by design and digitalization of PMC-technologies. T2 - Abteilungsseminar CY - Online meeting DA - 07.09.2021 KW - Polymer Matrix Composites KW - Thermo mechanical fatigue PY - 2021 AN - OPUS4-54150 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bertin, Annabelle A1 - Asadujjaman, Asad T1 - Upper critical solution temperature (UCST)-type thermoresponsive polymers from hydrogen-bonding monomers N2 - UCST-type thermoresponsive polymers (i.e. that phase separate from solution upon cooling) present a tremendous potential not only in aqueous media where they can be used in drug delivery, diagnostic and microfluidic applications, but also in water/alcohol mixtures, where they can be used for instance in sensing systems for alcohol-soluble drugs. However, only a few thermoresponsive polymers have been reported that present an UCST in a relevant temperature range and “green” solvents such as water or ethanol. In this context, acrylamide-based monomers can be very useful building blocks for designing novel non-ionic UCST-type polymers because of their hydrophilic nature (with the appropriate side chain) and propensity to form hydrogen bonds. We will present our latest results on the UCST-type thermoresponsive behaviour of acrylamide- and 2,6-diaminopyridine-based homopolymers and copolymers in water or water/alcohol mixtures, and give some insights about the rational design of UCST polymers relying on H-bonding. T2 - Invited talk (Dr. Jean-Francois Lutz) Institut Charles Sadron CY - Strasbourg, France DA - 26.01.2018 KW - Thermoresponsive polymer KW - UCST-type polymer KW - H bonds KW - Diaminopyridine KW - Acrylamide PY - 2018 AN - OPUS4-44001 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bertin, Annabelle A1 - Asadujjaman, Asad A1 - Ahmadi, Vahid A1 - Schönhals, Andreas A1 - ten Brummelhuis, N. T1 - Upper critical solution temperature (UCST)-type thermoresponsive polymers from hydrogen-bonding monomers N2 - UCST-type thermoresponsive polymers (i.e. that phase separate from solution upon cooling) present a tremendous potential not only in aqueous media where they can be used in drug delivery, diagnostic and microfluidic applications, but also in water/alcohol mixtures, where they can be used for instance in sensing systems for alcohol-soluble drugs. However, only a few thermoresponsive polymers have been reported that present an UCST in a relevant temperature range and “green” solvents such as water or ethanol. In this context, acrylamide-based monomers can be very useful building blocks for designing novel non-ionic UCST-type polymers because of their hydrophilic nature (with the appropriate side chain) and propensity to form hydrogen bonds. We will present our latest results on the UCST-type thermoresponsive behaviour of acrylamide- and 2,6-diaminopyridine-based homopolymers and copolymers in water or water/alcohol mixtures, and give some insights about the rational design of UCST polymers relying on H-bonding. T2 - UCT&IOCB Theoretical Chemistry Seminars CY - University of Chemistry and Technology, Department of Physical Chemistry, Prague, Czech Republic DA - 24.11.2017 KW - Thermoresponsive polymers KW - UCST polymers KW - 2,6-diaminopyridine PY - 2017 AN - OPUS4-43129 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lamoriniere, S. A1 - Mitchell, P. J. A1 - Ho, K. A1 - Kalinka, Gerhard A1 - Shaffer, M. S. P. A1 - Bismarck, A. T1 - Carbon nanotube enhanced carbon Fibre-Poly(ether ether ketone) interfaces in model hierarchical composites N2 - Poly (ether ether ketone) (PEEK) has a high continuous service temperature, excellent mechanical properties, and good solvent and abrasion resistance, which can be further improved through the addition of carbon nanotubes (CNTs). CNT-PEEK nanocomposites are promising matrices for continuous carbon fibre composites; powder processing can mitigate the high melt viscosities in these systems. In this study, model single fibre (hierarchical) composites were produced by embedding sized and desized carbon fibres in nanocomposite CNTPEEK powders followed by single fibre pull-out tests to assess interfacial characteristics. Carbon fibre-PEEK interfacial shear strength is typically 40–45 MPa. Increasing CNT loadings increased fibre-matrix interfacial shear strength linearly up to ~70 MPa at 5.0 wt%, which was attributed to the CNT-based mechanical modification of the PEEK matrix. Apparent interfacial shear strength was inversely correlated with the embedded fibre length irrespective of carbon fibre sizing or CNT loading, indicating brittle fracture of the fibre-matrix interface. Pulled out carbon fibres were still coated with the matrix, which indicated strong adhesion at the interface in all samples, likely related to a transcrystalline region. Adhesion was, however, negatively affected by the presence of epoxy sizings. Frictional shear strength was independent of embedded fibre length and CNT content for all samples. KW - Keywords: Poly(ether ether ketone) KW - Carbon fibres KW - Carbon nanotubes KW - Interfacial strength KW - Debonding PY - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-550052 SN - 0266-3538 VL - 221 SP - 1 EP - 8 PB - Elsevier Ltd. CY - Niederlande AN - OPUS4-55005 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kaiser, T. M. A1 - Braune, C. A1 - Kalinka, Gerhard A1 - Schulz-Kornas, E. T1 - Nano-indentation of native phytoliths and dental tissues: implications for herbivore-plant combat and dental wear proxies N2 - Tooth wear induced by abrasive particles is a key process affecting dental function and life expectancy in mammals. Abrasive particles may be plant endogenous opal phytoliths, exogene wind-blown quartz dust or rain borne mineral particles ingested by mammals. Nano-indentation hardness of abrasive particles and dental tissues is a significant yet not fully established parameter of this tribological system. We provide consistent nano-indentation hardness data for some of the major antagonists in the dental tribosystem (tooth enamel, tooth dentine and opaline phytoliths from silica controlled cultivation). All indentation data were gathered from native tissues under stable and controlled conditions and thus maximize comparability to natural systems. Here we show that native (hydrated) wild boar enamel exceeds any hardness measures known for dry herbivore tooth enamel by at least 3 GPa. The native tooth enamel is not necessarily softer then environmental quartz grit, although there is little overlap. The native hardness of the tooth enamel exceeds that of any silica phytolith hardness recently published. Further, we find that native reed phytoliths equal native suine dentine in hardness, but does not exceed native suine enamel. We also find that native suine enamel is significantly harder than dry enamel and dry phytoliths are harder than native phytoliths. Our data challenge the claim that the culprit of tooth wear may be the food we chew, but suggest instead that wear may relates more to exogenous than endogenous abrasives. KW - Phytolith KW - Indentation hardness KW - Enamel KW - Dentine KW - Tooth wear PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-451417 UR - http://zoobank.org/5C7DBB2B-B27D-4CE6-9656-33C4A0DA0F39 VL - 2 SP - 55 EP - 63 PB - PENSOFT CY - USA AN - OPUS4-45141 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bertin, Annabelle A1 - Taabache, Soraya A1 - Bertin, Annabelle T1 - Dendritic Amphiphiles as Macromolecular Mimetics of Cellular Constituents N2 - One of the holy grails in chemistry is to reconstruct some of life’s functions within synthetic materials. In this contribution, we demonstrate that “simple” macromolecular architectures such as dendritic amphiphiles, Janus dendrimers, thermoresponsive and hybrid organic-inorganic (co)polymers enable to mimic some of the functions of proteins for biomineralization, natural bactericides, biological membranes or the stimuli-responsive cytoskeleton. T2 - Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS) - Dpt. des Matériaux Organiques (DMO), invited talk by Prof. Laurent Douce CY - Strasbourg, France DA - 09.02.2018 KW - Dendritic amphiphile KW - Antibacterial properties KW - Vesicles KW - Microfluidic PY - 2018 AN - OPUS4-44146 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Sigrüner, M. A1 - Hüsken, Götz A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Herz, J. A1 - Muscat, D. A1 - Strübbe, N. T1 - Pull-out behavior of polymer fibers in concrete N2 - The bond between polymer fibers and the surrounding cementitious matrix is essential for the development of concrete reinforcement. The single fiber pull-out test (SFPT) is the standard characterization technique for testing the bond strength. However, the different phases of debonding cannot be distinguished by the SFPT. This study investigates the debonding of different polymer fibers from the surrounding cementitious matrix with a modified SFPT and proposes methods to change the SFPT setup to generate more valuable information on the debonding mechanism. The SFPT was equipped with linear variable differential transformers (LVDT), digital image correlation (DIC) and acoustic emission (AE) analysis. The results demonstrate that the modified SFPT allows a better understanding of the different phases of debonding during fiber pull-out. Furthermore, bond strength values calculated by different methods reveal that the chemical bond of the investigated polymers is not different as reported by previous studies. Deformation measurements performed using LVDTs and DIC are suitable measuring techniques to characterize the debonding mechanism in SFPT. A correlation between recorded AE and debonding phases was not found. KW - Polymer Fibres KW - Concrete KW - Pull-Out Behaviour KW - Debonding Mechanism PY - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-582918 SN - 2642-4169 SP - 1 EP - 13 PB - Wiley Periodicals, LLC. AN - OPUS4-58291 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bertin, Annabelle A1 - Asadujjaman, Asad A1 - Ahmadi, Vahid T1 - Upper critical solution temperature (UCST)-type thermoresponsive polymers from monomers with hydrogen-bonding interactions N2 - UCST-type thermoresponsive polymers (i.e. that phase separate from solution upon cooling) present a tremendous potential not only in aqueous media where they can be used in drug delivery, diagnostic and microfluidic applications, but also in water/alcohol mixtures, where they can be used for instance in sensing systems for alcohol-soluble drugs. However, only a few thermoresponsive polymers have been reported that present an UCST in a relevant temperature range and “green” solvents such as water or ethanol. In this context, acrylamide-based monomers can be very useful building blocks for designing novel non-ionic UCST-type polymers because of their hydrophilic nature (with the appropriate side chain) and propensity to form hydrogen bonds. We will present our latest results on the UCST-type thermoresponsive behaviour of acrylamide- and/or 2,6-diaminopyridine-based homopolymers and copolymers in water or water/alcohol mixtures, and give some insights about the rational design of UCST polymers relying on H-bonding. T2 - Invited Talk (Prof. Christine Papadakis) Technische Universität München - Soft Matter Physics CY - Munich, Germany DA - 03.07.2018 KW - Thermoresponsive polymer KW - UCST-type polymer KW - H bonds KW - Diaminopyridine KW - Acrylamide PY - 2018 AN - OPUS4-45423 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Griepentrog, Michael A1 - Beck, Uwe A1 - Reiners, Georg T1 - Kratzbeständigkeit Prüfmethoden und deren Bewertung N2 - Der Vortrag widmet sich der Kratzbeständigkeit-Prüfmethoden und deren Bewertung und beschreibt Begriffe/Definitionen, Wirtschaftliche Bedeutung der Kratzbeständigkeit, Mess- und Prüfverfahren – allgemein (Anwendbarkeit, Messunsicherheit, Validierung), Mess- und Prüfverfahren – speziell die Erzeugung, Prüfverfahren von Einzel- und Vielfach-Kratzern, die Charakterisierung von Verkratzungen und eine zusammenfassende Bewertung im Einzelnen T2 - SKZ-Seminare für die Kunststoff-Branche: Modifikation der Kratz- und Abriebbeständigkeit CY - Peine, Germany DA - 19.04.2016 KW - Kratzfestigkeit KW - Haftfestigkeit KW - Ritztest KW - Instrumentierte Eindringprüfung KW - Normung PY - 2016 AN - OPUS4-37598 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN ED - Rockland, Ulrike T1 - Jahresbericht 2013 T1 - Annual report 2013 T3 - BAM Reports/Jahresberichte - 2013 PY - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-4507 SN - 0934-9456 N1 - Volltext (PDF) in deutsch und englisch - Full text (PDF) in German and English VL - 2013 SP - 1 EP - 122 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-450 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schukar, Vivien A1 - Baitinger, Eugen A1 - Kusche, Nadine A1 - Steinke, F. A1 - Habel, Wolfgang T1 - Use of spectral conditions to separate strain and temperature effects in fibre Bragg grating sensors embedded in load-carrying anisotropic laminates N2 - This work presents a further development of the methods of simultaneous determination of temperature and axial strain using a single fibre Bragg grating (FBG). The reflected spectrum of composite-embedded FBG sensors has been analyzed in order to separate temperature and load effects. We found out that during the curing process of the laminates, a superstructure has been introduced on the FBG. Analyzing this effect, a temperature and strain separation was implemented by simply calculating and comparing the integrated intensity of the spectral response signal. A mathematical four-parametric model has been developed to calculate the reflected spectrum of a superstructured fibre Bragg grating. The mathematically achieved data has been evaluated with experimentally determined data from fibre Bragg gratings embedded in glass-fibre reinforced composite materials. KW - Fibre Bragg grating KW - Patch KW - Four-parametric KW - model KW - Superstructure KW - Temperature KW - Strain PY - 2013 U6 - https://doi.org/10.1007/s11340-013-9773-y SN - 0014-4851 SN - 1741-2765 VL - 54 IS - 3 SP - 421 EP - 429 PB - Springer CY - Norwell, Mass. AN - OPUS4-29452 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Rabe, Torsten A1 - Schulz, Bärbel A1 - Salehi, M. T1 - Alterungsbeständige keramische Federsensoren durch nanostrukturierte Werkstoffe, Präzisionsbearbeitung und hochdielektrische Nanosuspensionen N2 - Das Ziel des Gesamtvorhabens bestand darin, einen neuartigen kapazitiven Sensortyp zur hochauflösenden Bestimmung von Masse- und Gravitationskraftänderungen zu entwickeln. Bisherige Technologien nutzten dafür Federn oder Biegebalken aus gehärteten metallischen Werkstoffen, deren Alterungsverhalten die Präzision der Kräftemessung begrenzen. Grundprinzip des neuen Sensortyps ist es, eine auf die keramische Feder einwirkenden Änderung der Gewichts- oder Gravitationskraft durch eine Erfassung der Kapazitätsänderung am Sensor zu bestimmen. Dazu muss die durch Stauchung oder Dehnung der Feder entstehende Kapazitätsänderung mit hoher Auflösung reproduzierbar gemessen werden. Neben einem geeigneten Sensordesign waren Lösungen für Messsignalerfassung und -auswertung (Elektronik/Software) und die Systemintegration zu entwickeln. Die wichtigsten im Rahmen des BAM-Teilvorhabens erzielten Ergebnisse sind: - Ausgehend von kommerziellen High-end Keramikpulvern wurden durch Optimierung der keramischen Technologie nahezu porenfreie Al2O3, ZrO2 und Si3N4-Werkstoffe hergestellt und bezüglich Gefüge und Phasenbestand sowie mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften bewertet. Insbesondere die defektfreie Herstellung von nanostrukturierten Werkstoffen erforderte umfangreiche Variationen der Prozessparameter. Geeignete Werkstoffvarianten wurden für die Federherstellung ausgewählt. - Gemeinsam mit den Projektpartnern wurden Layoutvarianten für Schraubendruckfedern mit rechteckigem Windungsquerschnitt und für die Federeinbindung in das Sensorsystem erarbeitet. - 4 Federvarianten wurden an der BAM durch Hartbearbeitung von gesinterten Hohlzylindern umgesetzt. Fertigungstoleranzen von < ±10 µm für Windungsbreite, Windungshöhe und Windungsabstand und dünnfilm-kompatible innere Windungsflächen (Ra < 0,2 µm) wurden erreicht. Al2O3- und ZrO2-Federn können rissfrei und mit sehr guter Kantenqualität gefertigt werden, bei Si3N4-Federn konnten Kantenschädigungen nicht vollständig verhindert werden. - Mit der entwickelten Herstellungstechnologie können sowohl „harte“ als auch sehr „weiche“ Federn produziert werden. Federkonstanten zwischen 0,02 N/mm und 10 N/mm wurden realisiert. Die Reproduzierbarkeit der Federfertigung ist gegeben, innerhalb einer Charge unterschieden sich die Federkonstanten der gefertigten Federn nur um etwa +/- 1%. - An einem speziell entwickelten Versuchsstand wurden die Federn unter zyklischer Druckbelastung im Temperaturbereich von -20 bis +80 °C untersucht. An den Al2O3- und ZrO2-Federn wurden keine Schädigungen beobachtet, die Federkonstante wird durch die zyklische Langzeitbelastung nicht verändert. - Die Eignung der keramischen Federn für den Applikationsfall wurde mit zahlreichen Spannungs-Dehnungs-Experimenten, teilweise an speziell aufgebauten Versuchsapparaturen, untersucht. An Al2O3- und Si3N4-Federn wurde – wie erwartet – gefunden, dass die Federkonstante unabhängig von der Belastungsgeschwindigkeit ist und unter konstanter Last auch über lange Zeiträume keine Verformung auftritt. Überraschenderweise zeigten ZrO2 (TZP)-Federn ein zeitabhängiges Verhalten unter Last. Dieses ist besonders stark bei Y-stabilisierten Werkstoffvarianten ausgebildet, wurde aber mit Hochpräzisionsmessungen auch bei Ce-stabilsierten Werkstoffen nachgewiesen. Die Deformation ist reversibel, eine vollständige Relaxation wird erst nach Tagen erreicht. Aufgrund der zeitabhängigen Verformung können ZrO2 (TZP)-Federn, trotz ihrer hervorragenden Festigkeit und Bruchzähigkeit, nicht für die konzipierten Sensorfedern eingesetzt werden. - Das durch die Fa. Siegert TFT entwickelte Metallisierungs-Schichtsystem, bestehend aus aufgesputterten Ti-, Pt- und Au-Schichten verstärkt durch eine galvanisch aufgebrachte Au-Schicht, wurde an der BAM umfassend bewertet. Die Schichten sind untereinander und mit der Keramik weitgehend defektfrei verbunden, die lokale Schichtdicke schwankt jedoch bedingt durch Abschattungseffekte während der Beschichtungsvorgang. Es wurden Schichtwiderstände zwischen 50 und 90 Ohm und damit die Zielvorgabe des Projektes (< 100 Ohm) erreicht. In statischen und dynamischen Belastungstests wurden keine Veränderungen der Leitungswiderstände festgestellt. - Zur Erhöhung der Kapazität des Kondensators kann der Raum zwischen den Federwindungen statt mit Luft mit einer Flüssigkeit mit hoher Dielektrizitätskonstante gefüllt werden. Als geeignete Flüssigkeit wurde Propylencarbonat mit einer Dielektrizitätskonstante von 65, einem hohen Siedepunkt und einer geringen Viskosität identifiziert. Um eine noch höhere Dielektrizitätskonstante zwischen den Federwindungen zu erreichen. wurden Suspensionen aus Silikonöl und nanokristallinem Bariumtitanat hergestellt und bezüglich ihrer Langzeitstabiltät charakterisiert. - Gemäß den Anforderungen des Projektpartners KOMPASS wurden maßgeschneiderte Al2O3-Federn mit einer Federkonstante < 0,1 N/mm hergestellt und für den Aufbau des finalen Demonstrator eingesetzt. Die prinzipielle Funktionsfähigkeit des neuen Sensorkonzeptes auf Basis keramischer Federn wurde mit dem im Projekt aufgebauten Demonstrator nachgewiesen. Die Umsetzung der F+E-ergebnisse in eine industrielle Nutzung zur Herstellung von Gravimetern wird vom Projektpartner KOMPASS angestrebt und ist bereits mit detaillierten Zeitplänen untersetzt. KW - Langzeitstabilität KW - Sensorik KW - Keramikfeder KW - Spannungs-Dehnungs-Verhalten PY - 2019 UR - https://www.gbv.de/dms/tib-ub-hannover/1681417375.pdf UR - https://www.tib.eu/de/suchen/id/TIBKAT%3A1681417375/Alterungsbest%C3%A4ndige-keramische-Federsensoren-durch/ SP - 1 EP - 64 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung CY - Berlin AN - OPUS4-50742 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schäferling, Michael T1 - Nanoparticle-based luminescent probes for intracellular sensing and imaging of pH N2 - Fluorescence imaging microscopy is an essential tool in biomedical research. Meanwhile, various fluorescent probes are available for the staining of cells, cell membranes, and organelles. Though, to monitor intracellular processes and dysfunctions, probes that respond to ubiquitous chemical parameters determining the cellular function such as pH, pO2, and Ca2+ are required. This review is focused on the progress in the design, fabrication, and application of photoluminescent nanoprobes for sensing and imaging of pH in living cells. The advantages of using nanoprobes carrying fluorescent pHindicators compared to single molecule probes are discussed as well as their limitations due to the mostly lysosomal uptake by cells. Particular attention is paid to ratiometric dual wavelength nanosensors that enable intrinsic referenced measurements. Referencing and proper calibration procedures are basic prerequisites to carry out reliable quantitative pH determinations in complex samples such as living cells. A variety of examples will be presented that highlight the diverseness of nanocarrier materials (polymers, micelles, silica, quantum dots, carbon dots, gold, photon upconversion nanocrystals, or bacteriophages), fluorescent pH indicators for the weak acidic range, and referenced sensing mechanisms, that have been applied intracellularly up to now. KW - pH sensing KW - Luminescent probes KW - Imaging PY - 2016 U6 - https://doi.org/10.1002/wnan.1366 SN - 1939-0041 SN - 1939-5116 VL - 8 IS - 3 SP - 378 EP - 413 PB - Wiley-Blackwell CY - Hoboken, New Jersey, USA AN - OPUS4-36367 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN ED - Panne, Ulrich T1 - BAM Report 2019 T1 - BAM report 2019 N2 - Dieser BAM-Report erscheint zwischen zwei historischen Jubiläen: dem 30. Jahrestag des Mauerfalls am 9. November 1989 und dem der staatlichen Einheit Deutschlands am 3. Oktober 1990. Für unser Land bedeuten beide Daten eine glückliche Zäsur. Und auch für die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), die in den Jahren der Teilung ihren Sitz im westlichen Teil Berlins behalten hatte, waren sie mit guten Veränderungen verbunden: Zur BAM sind über 500 Wissenschaftler*innen des ostdeutschen Amtes für Standardisierung, Messwesen und Warenprüfung sowie aus den Instituten der Akademie der Wissenschaften in Berlin-Adlershof dazugekommen. Die BAM hat damals neue Tätigkeitsschwerpunkte gewonnen, vor allem auf dem Gebiet der Analytischen Chemie, und konnte sich als Teil des sich auch heute noch rasant entwickelnden Wissenschaftsstandortes Berlin-Adlershof positionieren. Blicken wir heute auf die bewegten und bewegenden Monate vor 30 Jahren zurück, so tun wir dies aus einer deutlich veränderten Gegenwart: Aktuell beschäftigen uns große gesellschaftliche Herausforderungen wie die digitale Transformation, Energiesicherheit, demografische Veränderungen und der Klimawandel. Berlin ist inmitten dieser Herausforderungen ein Ort der Innovation und des Aufbruchs in der Mitte Europas. Dafür steht beispielhaft die Ansiedlung des Werner von Siemens Centre for Industry & Science, das in den kommenden Jahren im Nordwesten der Stadt wachsen wird. Die BAM ist auch hier Partner des Zukunftsprojekts. Sicherheit in Technik und Chemie zu gewährleisten - unser Kernauftrag bleibt inmitten dieses beschleunigten Wandels unverändert gültig. Aber er bezieht sich heute auf die Sicherheit von Nanopartikeln, von Werkstücken aus dem 3D-Drucker oder die Speicher von Wasserstoffautos und morgen auf ganz neue Technologien. Dazu forschen wir in unseren fünf Themenfeldern Energie, Infrastruktur, Umwelt, Material und Analytical Sciences weltweit vernetzt. Über alle Umbrüche hinweg leitet uns dabei eine Idee: Sicherheit macht Märkte. Technologischer Wandel, Kreativität und Erfinder*innengeist ermöglichen den Wohlstand unserer Gesellschaft. Zugleich aber gilt: Erst die Verlässlichkeit neuer Technologien und Materialien schafft das Vertrauen der Menschen in den Wandel und sichert so langfristig unsere Zukunft. N2 - This BAM Report will be published between two historical events: the 30th anniversary of the fall of the Berlin Wall on 9 November 1989 and the 30th anniversary of German unification on 3 October 1990. Not only were these two dates joyful turning-points for our country, they also brought about positive changes for the Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), which kept its headquarters in the western part of Berlin during the years of division. More than 500 scientists from the East German Amt für Standardisierung, Messwesen und Warenprüfung (Office for Standardisation, Metrology and Product Testing) and from the institutes of the Academy of Sciences in Berlin Adlershof joined BAM. At that time BAM added new areas of activity, especially in the field of analytical chemistry, and was able to position itself as part of the still rapidly developing Berlin Adlershof science centre. If we look back today at the eventful and moving months 30 years ago, we do so from a vastly different present. We are currently dealing with major societal challenges such as digital transformation, energy security, demographic shifts and climate change. In the midst of these challenges, Berlin is a place of innovation and new beginnings at the heart of Europe. This is exemplified by the Werner von Siemens Centre for Industry & Science, which will grow in the northwest of the city in the coming years. Ensuring safety in technology and chemistry remains our core mission amid this accelerated change. While today we focus on the safety of nanoparticles, components made by 3D printers or storage devices for hydrogen cars, tomorrow we will tackle other new technologies. To this end, we are conducting research in our five focus areas of energy, infrastructure, environment, materials and analytical sciences with partners worldwide. One idea guides us through all these changes: safety creates markets. Technological developments, creativity and innovation make the prosperity of our society possible. However, it is the reliability of new technologies and materials that creates trust in change and thus secures our future long-term. T3 - BAM Reports/Jahresberichte - 2019 PY - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-506376 SN - 0934-9456 SN - 2627-0153 SN - 2940-7532 N1 - Volltext (PDF) in deutsch und englisch - Full text (PDF) in German and English. VL - 2019 SP - 1 EP - 122 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-50637 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Prewitz, Marc T1 - Charakterisierung von Glas-Polymer Verbundmaterialien fur die Hochdruckspeicherung von Wasserstoff N2 - In der vorliegenden Arbeit werden Glaskapillaren und Strukturen aus Borosilikatglas (Simax) f¨ur die Hochdruckspeicherung von Wasserstoff betrachtet. Um die mechanischen Belastungen zu analysieren und anschließend ein optimiertes Speicherdesign abzuleiten, findet die Finite Element Methode (FEM) Einsatz. Die notwendigen Materialkennwerte werden zuvor experimentell ermittelt. Dazu geh¨oren die Festigkeit, die Schubfestigkeit der Grenzfl¨ache Klebung/Glas, der Wasserstoffpermeationskoeffizient, das Temperatur-Zeit-abh¨angige Verhalten, sowie die obere Temperatureinsatzgrenze. Die Glasfestigkeit ist stark abh¨angig von der Oberfl¨acheng¨ute. Daher werden in dieser Arbeit Kapillaren selber gezogen und beschichtet. Der Einfluss auf die Festigkeit wird mit Hilfe von Berstversuchen untersucht. Die eingesetzten Polymere werden zus¨atzlich mit dem Push-out Versuch, der dynamisch mechanischen Analyse und der Permeationsmessung charakterisiert. Dar¨uber hinaus wird aus den DMA Versuchen ein viskoelastisches Materialmodell abgeleitet, womit der Temperatur- und Zeiteinfluss auf die mechanische Belastung simuliert wird. Unter Beachtung der experimentell gewonnenen Erkenntnisse, sowie der durchgef¨uhrten Simulation ist es m¨oglich, ein optimiertes Speicherdesign zu erstellen und Aussagen ¨uber die Einsatzgrenzen zu treffen. KW - Wasserstoffspeicherung KW - Glaskapillaren KW - Polymercoating PY - 2017 UR - https://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/6261 SP - 1 EP - 150 CY - Berlin AN - OPUS4-51065 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN ED - Rockland, Ulrike T1 - Jahresbericht 2006 T1 - Annual report 2006 T3 - BAM Reports/Jahresberichte - 2006 PY - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-4578 SN - 0934-9456 N1 - Volltext (PDF) in deutsch und englisch - Full text (PDF) in German and English VL - 2006 SP - 1 EP - 108 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-457 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN ED - Rockland, Ulrike T1 - Jahresbericht 2009 T1 - Annual report 2009 T3 - BAM Reports/Jahresberichte - 2009 PY - 2010 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-4546 SN - 0934-9456 N1 - Volltext (PDF) in deutsch und englisch - Full text (PDF) in German and English VL - 2009 SP - 1 EP - 118 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-454 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Chung, Jaeun T1 - Nanoscale Characterization of Epoxy Interphase on Copper Microstructures N2 - The epoxy/metal interface regions are recognized as crucial for the mechanical reliability of composite materials. In particular, the spatial stress distribution is governed by modulus variations, which may result from the physical-chemical interactions between epoxy and the metal surface. The properties of the interphase between bulk polymer and metal were analyzed in nanometer scale. It was aimed to characterize the stiffness gradient of the polymeric interphase, which was formed by a thermoset being cured in contact with a metal surface. N2 - Die Grenzfläche zwischen Epoxid und Metall spielt für die mechanische Zuverlässigkeit des Verbundwerkstoffes (Composite) Epoxid/Metall eine wichtige Rolle. Insbesondere hängt die räumliche Verteilung mechanischer Spannungen von Variationen des Elastizitätsmoduls ab, die durch die physikalisch-chemischen Wechselwirkungen zwischen dem Epoxid und der Metalloberfläche hervorgerufen werden können. Daher wurden die Eigenschaften des Grenzbereichs (Interphase) zwischen dem Polymer, das nicht durch Grenzflächen-Wechselwirkungen beeinflusst wurde (Bulk-Polymer), und dem Metall auf der Nanometer-Skala analysiert. Hauptziel war es, die Steifigkeitsgradienten innerhalb der Epoxid-Interphase zu detektieren. Diese können durch die Gegenwart der Metall-Grenzfläche (Interface) hervorgerufen werden, die einen Einfluss auf den Prozess der Aushärtung zeigt. Die Rasterkraftmikroskopie (Scanning Force Microscopy, SFM) im Force Modulation Mode (FMM) erlaubt die hochauflösende Abbildung von Steifigkeitsvariationen. Die Ergebnisse aus der SFM-FMM wurden mit Konzentrationsprofilen aus der energiedispersiven Analyse von Röntgenstrahlen im Rasterelektronenmikroskop (REM-EDX) verglichen, als auch mit Relaxationskurven aus der dynamisch-mechanischen Analyse (DMA), die an Epoxid-Referenzproben durchgeführt wurde. Die untersuchten Verbundwerkstoff-Proben bestanden aus Epoxid und Kupfer. Es wurde Elektronstrahl-Lithographie (EBL) in Verbindung mit der Lift-off Technik verwendet, um Kupfer-Mikroelektroden auf einem Silizium-Wafer herzustellen. Danach wurde die Mischung aus Epoxidharz und Amin-Härter in der Gegenwart der Kupfer-Mikroelektroden ausgehärtet, wodurch ein Epoxid/Kupfer Verbundwerkstoff entstand. Es wurden zwei verschiedene Epoxid-Härter Systeme verwendet, um unterschiedliche Probentypen herzustellen. Eines bestand aus Diglycidyl-Ether des Bisphenol A (DGEBA) und einem modifizierten cycloaliphatischen Amin (EPIKOTE828 und EPIKURE F205 von Resolution Europe). Das andere bestand aus DGEBA und einem aromatischen Amin (DER332 von Dow Chemical und DDS von Fluka Chemikalien). SFM-FMM erlaubt es, die lokalen mechanischen Eigenschaften des Grenzbereichs zu beschreiben. Die neue Art der Probenpräparation ermöglicht es, eine an die Erfordernisse der SFM-FMM angepasste Glattheit der zu untersuchenden Oberfläche zu erzielen. Bei der SFM-FMM wird die vertikale Position der Probe moduliert und die dynamische Verbiegungsamplitude des SFM-Cantilevers gemessen, während sich die Spitze im Kontakt mit der Probenoberfläche befindet. Neben dem resultierenden Amplituden- und Phasensignal sind noch andere Kontraste verfügbar, wie Topographie, Auflagekraft und Lateralkraft. Diese ergänzenden Kontraste wurden dazu verwendet, die Kupfer-Grenzfläche zu identifizieren. Ferner dienten sie der Kontrolle der Qualität der SFMMessung. Insbesondere konnte gezeigt werden, dass von der Topographie induzierte Kontraste auftreten können, wenn ihre Neigung mehr als ~|3°| beträgt. Außerdem wurde die Morphologie der Oberfläche des Epoxids untersucht, die noppenartige Strukturen, so genannte „Noduln“, aufwies. Bei den gegebenen Aushärtungsbedingungen (Tg bei 80°C über 2 Stunden, Nachhärtung bei 130°C über 1 Stunde) betrug die Durchschnittsgröße der Noduln ~125 nm, und 90 Prozent der Noduln waren zwischen 75 und 200 nm groß. Das aus EPIKOTE828-EPIKURE F205 bestehende Epoxid-System bildete eine Interphase mit einer Breite von ~1,9 μm aus und der Punkt der niedrigsten Steifigkeit war in einem Abstand von ~0,4 μm vom Kupfer. Andererseits wies das DER332-DDS System eine Interphase mit einer Breite von ~2,3–4,0 μm auf. Es wurden verschiedenartige Steifigkeitsprofile festgestellt. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Eigenschaften des metallinduzierten Grenzbereichs vom Epoxid-System abhängen. Die Steifigkeit in der Nähe von Kupfer (bis zu 0,2–0,25 μm Abstand) war deutlich höher als im Volumen des Epoxids. Sowohl die im REM als auch die im TEM durchgeführten EDX-Messungen zeigten, dass die Konzentration des Amins in der Nähe von Kupfer verringert ist. Die unter Verwendung von SFM-FMM gemessene Steifigkeit wurde mit dem Modulwert verglichen, der mittels DMA an Referenzproben wohldefinierter Amin-Epoxid Konzentrationsverhältnisse bestimmt wurde. Die gefundene Relation wurde im Rahmen eines Reaktions-Diffusions Modells interpretiert. Danach treten räumliche Schwankungen im Konzentrationsverhältnis von Amin und Epoxid auf, die zu Variationen in der Netzwerkstruktur des ausgehärteten Epoxidsführen und sich somit auch auf dessen mechanische Eigenschaften auswirken. T3 - BAM Dissertationsreihe - 15 KW - Nanoscale Characterization KW - Epoxy Interphase KW - Copper Microstructures PY - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-1435 SN - 978-3-86509-514-3 SN - 1613-4249 VL - 15 SP - 1 EP - 104 PB - Wirtschaftsverlag NW CY - Bremerhaven AN - OPUS4-143 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN ED - Lexow, Jürgen T1 - Jahresbericht 2004 T1 - Annual report 2004 T3 - BAM Reports/Jahresberichte - 2004 PY - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-4592 SN - 0934-9456 VL - 2004 SP - 1 EP - 97 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-459 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN ED - Rockland, Ulrike T1 - Jahresbericht 2008 T1 - Annual report 2008 T3 - BAM Reports/Jahresberichte - 2008 PY - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-4550 SN - 0934-9456 N1 - Volltext (PDF) in deutsch und englisch - Full text (PDF) in German and English VL - 2008 SP - 1 EP - 110 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-455 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN ED - Rockland, Ulrike T1 - Jahresbericht 2007 T1 - Annual report 2007 T3 - BAM Reports/Jahresberichte - 2007 PY - 2008 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-4564 SN - 0934-9456 N1 - Volltext (PDF) in deutsch und englisch - Full text (PDF) in German and English VL - 2007 SP - 1 EP - 153 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-456 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN T1 - Jahresbericht 2002 T3 - BAM Reports/Jahresberichte - 2002 PY - 2003 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-4619 SN - 0934-9456 VL - 2002 SP - 1 EP - 282 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-461 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Kraus, David T1 - Ermüdungsverhalten von Glasfaser-Kunststoff-Verbunden unter thermomechanischer Beanspruchung N2 - Die Werkstoffgruppe der Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) hat sich aufgrund ihrer hervorragenden Leichtbaueigenschaften unter anderem im Sportgerätebau, in der Luft- und Raumfahrt und in der Windenergieindustrie etabliert. Die so hergestellten Strukturen sind in der Regel nicht nur mechanischen Belastungen, sondern auch thermischen Lasten in einem breiten Temperaturspektrum ausgesetzt. Dennoch ist die Auswirkung des Temperatureinflusses bei einer Kombination von thermischer und mechanischer Last auf die Lebensdauer von Strukturen aus FKV bisher nur wenig untersucht. Im Rahmen dieser Arbeit wird der Einfluss von Temperaturen zwischen 213 K und 343 K auf einen Glasfaser-Epoxidharz-Verbund experimentell untersucht. Das Material wird in diesem Temperaturbereich eingehend charakterisiert: Es werden sowohl die thermomechanischen Eigenschaften von Faser- und Matrixwerkstoff als auch die des Verbundes ermittelt. In einem weiteren Schritt wird dann der Einfluss der Temperatur auf die Schädigungsentwicklung im quasi-statischen Lastfall sowie unter schwingender Ermüdungsbeanspruchung bei verschiedenen FKV-Mehrschichtverbunden analysiert. Basierend auf den experimentellen Daten wird ein Zusammenhang zwischen der Schädigung und der Anstrengung der Matrix innerhalb der Einzelschicht demonstriert. Die Matrixanstrengung wird mithilfe eines mikromechanischen Modells unter Berücksichtigung der thermomechanischen Eigenspannungen analytisch berechnet. Bei Querzugbeanspruchung kann gezeigt werden, dass eine Vorhersage der Schädigung in Abhängigkeit der Volumenänderungsenergie innerhalb der Matrix getroffen werden kann. Mithilfe des Konzepts der Matrixanstrengung ist eine Vorhersage der Lebensdauer des Werkstoffs unter schwingender Ermüdungsbeanspruchung in Abhängigkeit der Einsatztemperatur möglich. N2 - Due to their superior lightweight properties, fiber reinforced polymer (FRP) materials are well established in various fields, such as sports equipment, aerospace or wind energy structures. These structures are not only subjected to mechanical loads, but also to a broad spectrum of thermal environments. However, the impact of temperature on the fatigue life of thermomechanically loaded FRP structures is barely investigated to-date. In the scope of this work, the influence of temperatures in a range of 213 K to 343 K on a glass fiber reinforced epoxy polymer is experimentally examined. An extensive thermo-mechanical characterization of the static properties of the material is performed. The neat resin and Fiber material are investigated, as well as the composite. In addition, the impact of thermal loads on the damage evolution under quasi-static as well as cyclic fatigue loading is investigated for different multi-angle laminates. Based on the experimental data, a correlation is shown between damage and matrix effort of the unidirectional layer. The matrix effort is calculated according to a micromechanical model considering thermal residual stresses. Particularly under transverse loading, the damage Evolution can be predicted as a function of the dilatational strain energy of the matrix. Using the concept of the matrix effort presented in this work, a prediction of the fatigue life of the investigated material at different ambient temperature conditions can be performed. T3 - BAM Dissertationsreihe - 169 KW - Ermüdung KW - Faser-Kunststoff-Verbund KW - GFK KW - Schädigung KW - Thermomechanik KW - Fatigue KW - Composite KW - Glas fibre reinforced polymer KW - Damage KW - Thermomechanics PY - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-530253 SN - 1613-4249 VL - 169 SP - 1 EP - 164 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-53025 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR T1 - Amts- und Mitteilungsblatt, Band 27, Heft 4 T3 - Amts- und Mitteilungsblatt der BAM - 4/1997 PY - 1997 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-553114 SN - 0340-7551 VL - 27 IS - 4 SP - 889 EP - 958 PB - Wirtschaftsverlag NW CY - Bremerhaven AN - OPUS4-55311 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR T1 - Amts- und Mitteilungsblatt, Band 26, Heft 1 T3 - Amts- und Mitteilungsblatt der BAM - 1/1996 PY - 1996 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-553339 SN - 0340-7551 VL - 26 IS - 1 SP - 1 EP - 120 PB - Wirtschaftsverlag NW CY - Bremerhaven AN - OPUS4-55333 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR T1 - Amts- und Mitteilungsblatt, Band 25, Heft 4 T3 - Amts- und Mitteilungsblatt der BAM - 4/1995 PY - 1995 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-553342 SN - 0340-7551 VL - 25 IS - 4 SP - 765 EP - 924 PB - Wirtschaftsverlag NW CY - Bremerhaven AN - OPUS4-55334 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR T1 - Amts- und Mitteilungsblatt, Band 25, Heft 3 T3 - Amts- und Mitteilungsblatt der BAM - 3/1995 PY - 1995 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-553369 SN - 0340-7551 VL - 25 IS - 3 SP - 629 EP - 768 PB - Wirtschaftsverlag NW CY - Bremerhaven AN - OPUS4-55336 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR T1 - Amts- und Mitteilungsblatt, Band 26, Heft 2 T3 - Amts- und Mitteilungsblatt der BAM - 2/1996 PY - 1996 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-553325 SN - 0340-7551 VL - 26 IS - 2 SP - 119 EP - 340 PB - Wirtschaftsverlag NW CY - Bremerhaven AN - OPUS4-55332 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR T1 - Amts- und Mitteilungsblatt, Band 27, Heft 2 T3 - Amts- und Mitteilungsblatt der BAM - 2/1997 PY - 1997 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-553138 SN - 0340-7551 VL - 27 IS - 2 SP - 401 EP - 640 PB - Wirtschaftsverlag NW CY - Bremerhaven AN - OPUS4-55313 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR T1 - Amts- und Mitteilungsblatt, Band 28, Heft 1 T3 - Amts- und Mitteilungsblatt der BAM - 1/1998 PY - 1998 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-553106 SN - 0340-7551 VL - 28 IS - 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