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The surface chemistry of nanomaterials controls their interaction with the environment and biological species and their fate and is hence also relevant for their potential toxicity. This has meanwhile led to an increasing interest in validated and preferably standardized methods for the determination and quantification of surface functionalities on nanomaterials and initiated different standardization projects within ISO/TC 229 and IEC/TC 113 as well as interlaboratory comparisons (ILCs) of different analytical methods for the quantification of surface coatings by OECD. Here we present the results of a first ILC on the quantification of the amount of amino functionalities on differently sized inorganic nanoparticles done by division Biophotonics and the National Research Council of Canada (NRC) and the PWI 19257 on the Characterization and Quantification of Surface Functional Groups and Coatings on Nanoobjects approved by ISO/TC 229 (WG2) in fall 2022 that will result in a VAMAS study on this topic organized by division Biophotonics. Key words: nanoparticles, surface analysis, surface functional groups, quantification, optical assay, qNMR, VAMAS, standardization, ICL, quality assurance, reference material.
Dr. Mair erläutert, welcher Anwuchs an H2-Bedarf zu erwarten ist, wo er weltweit erzeugt werden könnte und in welcher Form auf grünem Wasserstoff basierende Energieträger transportiert werden können. Es wird deutlich, dass das Transportaufkommen von H2 erheblich anwachsen wird und dass sich alle Seiten, die Regelsetzer und die Industrie darauf vorbereiten müssen.
Danach wird mit Blick auf die Normungsroadmap H2 des DIN der probabilistische Ansatz mit seinem Potenzial, Normen und Vorschriften in ihrer Wirkung zu simulieren und zu bewerten kurz vorgestellt.
Der dritte Block des Vortrages beginnt mit der Definition von Sicherheit, zeigt kurz das mikromechanische Prinzip der Alterung von Composite und greift dann ein Thema auf, dass Dr. Mair bereits 2018 und 2019 in dieser Runde dargelegt hat: Der Aufwand für die klassische Wiederkehrende Prüfung ist enorm und bringt nur wenig Erkenntnis. Es werden graphisch das 5-Jahres 100%-Prooftesting, der Ansatz nach GGR 022 mit seiner zerstörend geprüften Stichprobe und der mögliche Ansatz für eine ergebnisgesteuerte Stichprobenprüfung auf ZfP-Basis miteinander verglichen. Die Unterschiede im Aufwand-zu-Nutzen-Verhältnis sind enorm. Dabei ist der aufwändigste Ansatz zudem der mit der geringsten Erkenntnistiefe.
Jeder Ansatz, der von einer 100%-Prüfung in einem maximalen Zeitrahmen von 10 Jahren abweicht, also z.B. der Verzicht auf eine 100%-Prüfung während des Betriebes, würde eine Änderung des Regelwerkes erfordern, die zeitnah angestoßen werden müsste. Da es sich hierbei primär um eine Ressourcenoptimierung und nicht um eine Verbesserung der Sicherheit handelt, liegt der Ball bei den Verbänden. Als eine Idee für das Herangehen mit einer Begrenzung auf Druckgefäße, die nach der EN 17339 zulassungsfähig sind (fest montiert, H2 und nur CFK), verweist Dr. Mair auf die SV 674 in Verbindung mit 6.2.3.5.3/.4 ADR/RID. Bei dem absehbaren Anwachsen des Bestandes an H2-Batteriefahrzeugen, ist hier nicht nur ein Optimierungsaspekt, sondern auch ein Kapazitätsproblem in der wiederkehrenden Prüfung zu lösen. Es würde aber auch ein Mehrwert für die Sicherheit entstehen.
Der Vortrag gibt einen kurzen Überblick über die Bedeutung der Fügetechnik in Wasserstofftechnologien und über zukünftige FuE-Bereiche. Fügetechnologien haben dabei wesentliche Bedeutung für die Umsetzung von technischen Komponenten der Wasserstofftechnologien. Forschungsschwerpunkte ergeben sich insbesondere für die Erzeugung und den Transport des Wasserstoffs.
Das Master Curve (MC) Konzept nach ASTM E1921 wird momentan u.a. in der Kerntechnik für die bruchmechanische Sicherheitsbewertung ferritischer Stähle eingesetzt. Für ferritisches Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS) fehlt jedoch eine Validierung dieser Methode und ggf. eine systematische Überprüfung möglicher Modifikationen grundlegender Ansätze des MC-Konzepts. Aus diesem Grund soll in einem kürzlich gestarteten BMUV-Verbundprojekt zwischen der MPA Stuttgart und der BAM Berlin die Anwendbarkeit des MC-Konzepts auf GJS bei dynamischer Beanspruchung untersucht werden. Ziel ist es, eine effektive und effiziente Methodik bereitzustellen, mit der mittels einer vergleichsweise kleinen Stichprobe bruchmechanischer Kleinproben eine Referenztemperatur T0 zur werkstoffspezifischen Temperaturjustierung der MC ermittelt werden kann.
Als elektrische Durchschlagfestigkeit bezeichnet man die elektrische Feldstärke, bei der es zur Entladung durch ein isolierendes Medium kommt. Im Falle von Festkörpern ist dies ein zerstörender Prozess. Bei der messtechnischen Bestimmung der Durchschlagfestigkeit haben neben den verwendeten Messgeräten auch die eingesetzten Elektroden, die Form des Prüfkörpers und das Isoliermedium, in dem die Prüfung stattfindet, einen signifikanten Einfluss auf die ermittelten Messwerte. Im Vortrag werden die Einflüsse erläutert und anhand von Messreihen aus der Literatur und der eigenen Forschung quantifiziert. Aufgrund der vorgestellten Effekte wird klar, dass es sich bei elektrischer Durchschlagfestigkeit nicht um absolute Materialkennwerte handelt, sondern vielmehr um systemabhängige Größen.
Inorganic nanocrystals with linear and nonlinear luminescence in the ultraviolet, visible, near infrared and short-wave infrared like semiconductor quantum dots and spectrally shifting lanthanide-based nanophosphors have meanwhile found applications in the life and material sciences ranging from optical reporters for bioimaging and sensing over security barcodes to solid state lighting and photovoltaics. These nanomaterials commonly have increasingly sophisticated core/shell particle architectures with shells of different chemical composition and thickness to minimize radiationless deactivation at the particle surface that is usually the main energy loss mechanism [1]. For lanthanide-based spectral shifters, particularly for very small nanoparticles, also surface coatings are needed which protect near-surface lanthanide ions from luminescence quenching by high energy vibrators like O-H groups and prevent the disintegration of these nanoparticles under high dilution conditions. [2,3,4]. The identification of optimum particle structures requires quantitative spectroscopic studies focusing on the key performance parameter photoluminescence quantum yield [5,6], ideally flanked by single particle studies to assess spectroscopic inhomogeneities on a particle-to-particle level for typical preparation methods [7,8], Moreover, in the case of upconversion nanoparticles with a multi-photonic and hence, excitation power density (P)-dependent luminescence, quantitative luminescence studies over a broad P range are required to identify particle architectures that are best suited for applications in fluorescence assays up to fluorescence microscopy. Here, we present methods to quantify the photoluminescence of these different types of emitters in the vis/NIR/SWIR and as function of P and demonstrate the importance of such measurements for a profound mechanistic understanding of the nonradiative deactivation pathways in semiconductor and upconversion nanocrystals of different size and particle architecture in different environments.