Filtern
Dokumenttyp
- Zeitschriftenartikel (859)
- Vortrag (850)
- Posterpräsentation (348)
- Forschungsdatensatz (87)
- Beitrag zu einem Tagungsband (43)
- Sonstiges (22)
- Forschungsbericht (17)
- Buchkapitel (13)
- Beitrag zu einem Sammelband (10)
- Preprint (8)
Sprache
- Englisch (2095)
- Deutsch (186)
- Mehrsprachig (4)
- Spanisch (2)
Schlagworte
- Nanoparticles (170)
- SAXS (121)
- Mechanochemistry (109)
- XPS (104)
- Laser-induced periodic surface structures (LIPSS) (71)
- X-ray scattering (65)
- Microplastics (60)
- Electron microscopy (59)
- MALDI-TOF MS (58)
- Mikroplastik (58)
Organisationseinheit der BAM
- 6 Materialchemie (2287) (entfernen)
Paper des Monats
- ja (19)
We demonstrate here using a disulfide system the first example of reversible, selective, and quantitative transformation between three crystalline polymorphs by ball mill grinding. This includes the discovery of a previously unknown polymorph. Each polymorph is reproducibly obtained under well-defined neat or liquid-assisted grinding conditions, revealing subtle control over the apparent thermodynamic stability. We discovered that the presence of a contaminant as low as 1.5% mol mol−1 acting as a template is required to enable all these three polymorph transformations. The relative stabilities of the polymorphs are determined by the sizes of the nanocrystals produced under different conditions and by surface interactions with small amounts of added solvent. For the first time, we show evidence that each of the three polymorphs is obtained with a unique and reproducible crystalline size. This mechanochemical approach gives access to bulk quantities of metastable polymorphs that are inaccessible through recrystallisation.
Using solid catalysts in disulfide-based dynamic combinatorial solution- and mechano-chemistry
(2022)
We here show for the first time that solid amines can act as catalysts for disulfide-based dynamic combinatorial chemistry by ball mill grinding. The mechanochemical Equilibrium for the two disulfide reactions studied is reached within one to three hours using ten different amine catalysts. This contrasts with the weeks to months to achieve solution equilibrium for most solid amine catalysts at 2%M at 2mM concentration in a suitable solvent. The final mechanochemical equilibrium is independent of the catalyst used, but varies with other ball mill grinding factors such as the presence of traces of solvent. The different efficiencies of the amines tested are discussed.
Thermo-Desorption Gas Chromatography-Mass Spectrometry (TD-GC-MS) was used to investigate the thermal degradation of two different polyurethanes (PU). PU samples were heated at different heating rates and the desorbed products were collected in a cold injection system and thereafter submitted to GC-MS. Prospects and limitations of the detection and quantification of semi-volatile degradation products were investigated. A temperature dependent PU depolymerization was
found at temperatures above 200 °C proved by an increasing release of 1,4-butanediol and methylene diphenyl diisocyanate (MDI) representing the main building blocks of both polymers. Their release was monitored quantitatively based on external calibration with authentic compounds. Size Exclusion Chromatography (SEC) of the residues obtained after thermodesorption confirmed the initial competitive degradation mechanism indicating an equilibrium of crosslinking and depolymerization as previously suggested. Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization (MALDI) mass spectrometry of SEC fractions of thermally degraded PUs provided additional hints on degradation mechanism.
A sedimented freshwater suspended organic matter fortified with particles of polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), and polyethylene terephthalate (PET) was employed in an interlaboratory comparison of thermoanalytical methods for microplastics identification and quantification. Three laboratories performed pyrolysis gas chromatography-mass spectrometry (Py-GC-MS), three others provided results using thermal extraction desorption followed by gas chromatography coupled to mass spectrometry (TED-GC-MS). One participant performed thermogravimetry-infrared spectroscopy (TGA-FTIR) and two participants used thermogravimetry coupled to mass spectrometry (TGA-MS). Further participants used differential scanning microscopy (DSC), a procedure based on micro combustion calorimetry (MCC) and a procedure based on elemental analysis.
Each participant employed a different combination of sample treatment, calibration and instrumental Settings for polymer identification and quantification. Though there is obviously room for improvements regarding the between-laboratory reproducibility and the harmonization of procedures it was seen that the participants Performing Py-GC-MS, TED-GC-MS, and TGA-FTIR were able to correctly identify all polymers and to report reasonable quantification results in the investigated concentration range (PE: 20.0 μg/mg, PP: 5.70 μg/mg; PS: 2.20 μg/mg, PET: 18.0 μg/mg). Although for the other methods limitations exists regarding the detection of specific polymers, they showed potential as alternative approaches for polymer quantification in solid environmental matrices.
Nach einer Erläuterung der international üblichen Definitionen von Referenzmaterialien und Matrix-Referenzmaterialien erfolgt eine Zusammenfassung der spezifischen Anforderungen bei Herstellung und Charakterisierung. Weiterhin werden die unterschiedlichen Anforderungen an die Durchführung von Ringversuchen im Sinne eines Methodenvergleiches, einer Eignungsprüfung von Laboratorien und der Zertifizierung von Matrix-Referenzmaterialien gegenübergestellt. Für den aktuell geplanten ersten Ringversuch zur Quantifizierung von Mikroplastik in Schwebstoffen mittels thermischer Verfahren werden die konkreten technischen Bedingungen zur Herstellung entsprechender Referenzmaterialien einschließlich der Homogenitätsprüfung ihrer Mikroplastikgehalte dargestellt. Die Besonderheiten des Ringversuches vor dem Hintergrund einer Normung der eingesetzten Verfahren werden diskutiert.
The pollution of marine, limnic and terrestrial environments with plastic waste and the potential impact especially on biota and humans has received increasing attention in recent years. Special focus is on particles smaller than 5 mm, the so-called microplastics. Consequently, possible regulations of emission and remediation efforts require sound information on the occurrence and fate of microplastics in the respective environmental compartments.
Microplastics (MP) differ from classical organic pollutants in biota or the environment in that they do not consist of clearly defined low-molecular weight compounds but of polymer particulates with varying sizes and chemical compositions. This leads to specific challenges regarding the analytical techniques to be employed for their identification and quantification.
Microplastics are defined as polymer particle in the size range between 1 µm and 5 mm and cover a wide range of polymers such as polyethylene, polypropylene, polystyrene and polyethylene terephthalate in variable geometric shapes. Properties relevant for environmental microplastics are polymer type, particle form and size distribution, surface morphology (aging status) and total mass fraction contained in a given sample. Polymer identification and particle size estimation using optical methods (IR and Raman spectroscopy) are time consuming and complicated by surface characteristics as a result of weathering, soiling, and microbial colonisation. Total mass fractions of MP in environmental samples can be determined by thermo-analytical methods.
There are currently no standardised methods for sampling, sampling preparation, or detection of MP in environmental samples. So far, qualitative and quantitative investigations are done by research institutes and have not reached the routine laboratory community. The near future will see harmonisation efforts of MP mass fraction determination in environmental matrices by thermo-analytical procedures.
The immediate need for reference materials during method development and comparison is outlined with regard to relevant matrix/polymer compositions, existing regulations and currently achievable detection limits. Examples for solid environmental matrix reference materials are discussed regarding the challenges encountered with matrices and polymer types as well as homogeneity testing and property value characterisation.
In Glasfasern eingeschriebene Bragg-Gitter (FBG: fibre-based Bragg gratings) sind über die Verschiebung der Bragg-Wellenlänge in der Lage, Stauchungen und Dehnungen von Glasfasern hochgenau zu erfassen. In Kompositwerkstoffe eingebettete faseroptische Sensoren können Bauteile bezüglich ihrer mechanischen Integrität überwachen und früh-zeitig Informationen über Materialveränderungen gewinnen.
Um die Zuverlässigkeit eines solchen Sensors zu gewährleisten, ist es wichtig, die korrekte Funktion des Sensors im Verbund mit der Werkstoff-Matrix on-line und in-situ sicherzu-stellen. Im Rahmen des DFG-Projekts FAMOS² (FAser-basierter Magneto-Optischer SchichtSensor) wurde ein selbstdiagnosefähiger Schichtsensor entwickelt, der mit Hilfe von magnetostriktiven Aktorschichten aus Nickel bzw. Eisen-Nickel validiert werden kann.
Der FAMOS²-Schichtsensor wird durch ein PVD (physical vapour deposition)/ECD (electro-chemical deposition) Hybridschichtsystem realisiert, das auf dem Fasermantel im Bereich des FBG haftfest, homogen und langzeitfunktional abzuscheiden ist. Dabei wird in einem ersten Schritt ein etwa 100 Nanometer dünnes PVD-Schichtsystem aus Chrom und Kupfer als Haftvermittler auf der Glasfaser bzw. als leitfähige Startschicht für den nachfolgenden ECD-Prozess abgeschieden. Um eine rotationssymmetrische Schich-tabscheidung zu gewährleisten, erfolgt während der PVD-Beschichtung eine Rotation der Glasfasern. In einem zweiten Schritt wird dann unter Verwendung eines klassischen Watts-Elektrolyten in einer speziell entwickelten ebenfalls rotationssymmetrisch aufgebau-ten ECD-Durchströmungszelle dann die etwa 30 Mikrometer dicke, magnetostriktive Ak-torschicht auf dem PVD-Schichtsystem abgeschieden, im Vergleich sowohl reine Nickel-Schichten als auch Nickel-Eisen-Schichten.
Ein äußeres Magnetfeld dehnt die magnetostriktive Aktorschicht und damit auch die Faser reversibel. Diese Dehnung führt zu einer Verschiebung der Bragg-Wellenlänge, welche direkt mit der Stärke eines zu messenden oder zu Validierungszwecken vorgegebenen Magnetfeldes korreliert. Die Anpassung der Beschichtungsverfahren an die Fasergeome-trie und die mechanischen Eigenschaften der Hybridschichten werden hinsichtlich der me-chanischen Integrität des faseroptischen Sensors diskutiert und der Nachweis der Selbst-diagnosefähigkeit erbracht.
Das Vorhaben ZENSUS beschäftigt sich mit der Erstellung eines Normenentwurfs bzw. einer normen-konformen Technischen Spezifikation für die Zentrifugen-basierte Prüfung der Klebfestigkeit von Stumpfklebungen. Das umfasst auch umfangreiche Validierungsversuche, um mögliche Unterschiede zwischen Kraft-gesteuerter (Zentrifuge) und Weg-gesteuerter (Zugprüfmaschine) bzw. ggf. dazu korrelierte Materialabhängigkeiten mit ihren Auswirkungen auf SOPs zu identifizieren. Die Zentri-fugen-basierte Mehr-Proben-Prüfung von bis zu 8 Klebverbunden wird im Weiteren mit CAT-Technologie („Centrifugal Adhesion Testing“) abgekürzt.
Im Fokus des Vorhabens steht das mit dem Innovationspreis Berlin-Brandenburg 2012 ausgezeichnete Mehr-Proben-Prüfverfahren zur Festigkeitsprüfung unter Verwendung einer analytischen Zentrifuge mit dem Ziel des Einsatzes in der Qualitätssicherung. Nachdem im MNPQ-Projekt QUO VADIS die grundsätzliche Anwendbarkeit der Zentrifugentechnologie auf Beanspruchungen auf Zug (Kleb-, Haft- und Verbundfestigkeit) nachgewiesen worden war, wurden im Vorhaben QUO VADIS PLUS folgende erweiterte Prüfszenarien und technische Weiterentwicklungen etabliert: 1. Beanspruchung auf Druck (Härte von Materialien, Kompressibilität von Schäumen, Kompaktierbarkeit von Pulvern), 2. Erweiterung der Beanspruchung auf Zug (Kombination von Normal- und Lateralkräften), 3. Erweiterung auf die Bewertung plasto-elastischenn Materialverhaltens, 4. Vermeidung von Schockwellen im Hochlastbereich
Auf dem Weg zu Industrie 4.0: Bestimmung von Messunsicherheitsbudgets in der Oberflächentechnik
(2019)
Vorgestellt wurde die Bestimmung von Messunsicherheitsbudgets für sehr unterschiedliche physikalische Größen, die in der Oberflächentechnik von hoher Relevanz sind: Stufenhöhe h, Schichtdicke d, Eindringhärte HIT und Haftfestigkeit. Die Unterschiede betreffen die Art der Prüfmethodik (optisch zerstörungsfrei vs. mechanisch invasiv/zerstörend), die laterale Größe des Integrationsgebietes der Messung (lokal: nano bis sub-mikro vs. global: mikro bis makro) und die Art der Bestimmung von Messunsicherheitsbudgets (physikalische Größen: direkt rückführbar; Werkstoffkenngröße: genormt; Systemkenngröße: genormt).
Im Rahmen von Industrie 4.0 werden ausgehend der geforderten Spezifikation des beschichteten Produkts (Mittelwert mit Vertrauensbereich oder Mindestwert) durchgehende Toleranzbänder zur Oberflächenmodifizierung/Beschichtung des Substrats, einhergehend mit Prozessfenstern, die diese Toleranzbänder garantieren, erforderlich, die zuverlässig erfasst werden müssen. Die Frage der anzuwendenden Mess- und Prüftechnik und die damit notwendige Betrachtung von Messunsicherheitsbudgets ist für die Digitalisierung von Konditionierungs-, Zustands-, Regel- und Steuergrößen unverzichtbar. Mit Blick auf die Einhaltung von Prozessfenstern und die dafür notwendige Prozessführung wird technologisches Kern-Know-how digitalisiert, das es unbedingt zu schützen gilt. Nur lokale Netze können diese Sicherheit garantieren, in globalen Netzen ist die Datensicherheit bestenfalls maximierbar