Filtern
Erscheinungsjahr
Dokumenttyp
- Zeitschriftenartikel (28)
- Beitrag zu einem Tagungsband (13)
- Sonstiges (5)
- Beitrag zu einem Sammelband (4)
- Posterpräsentation (1)
- Forschungsbericht (1)
Schlagworte
- XPS (4)
- Magnetic field (3)
- Coatings (2)
- Electrochemical quartz microbalance (2)
- Femtosecond laser (2)
- Fiber Bragg grating (2)
- Fiber bragg grating (2)
- Flammability (2)
- Gold (2)
- High pressure oxygen (2)
Organisationseinheit der BAM
- 6 Materialchemie (9)
- 6.7 Materialsynthese und Design (7)
- 6.1 Oberflächen- und Dünnschichtanalyse (5)
- 6.2 Material- und Oberflächentechnologien (4)
- 5 Werkstofftechnik (3)
- 5.1 Mikrostruktur Design und Degradation (3)
- 6.3 Strukturanalytik (2)
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (2)
- 8.6 Faseroptische Sensorik (2)
- 6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere (1)
Paper des Monats
- ja (2)
The mechanism of the recrystallization of nano-scale bacterial surface protein layers (S-layers) on solid substrates is of fundamental interest in the understanding and engineering of biomembranes and e.g. biosensors. In this context, the influence of the charging state of the substrate had to be clarified. Therefore, the electrochemical behaviour of the S-layers on gold electrodes has been investigated by in-situ electrochemical quartz microbalance (EQMB) measurements, scanning force microscopy (SFM) and small-spot X-ray photoelectron spectroscopy (SS-XPS) of potentiostatically emersed substrates. It was shown that the negatively charged bonding sites of the S-layer units (e.g. carboxylates) can bond with positively charged Au surface atoms in the positively charged electrochemical double layer region positive of the point of zero charge (not, vert, similar-0.8 V vs. saturated mercury-mercurous sulphate electrode). Surface conditions in other potential regions decelerated the recrystallization and fixation of S-layers. Time-resolved in-situ and ex-situ measurements demonstrated that two-dimensional S-layer crystal formation on gold electrodes can occur within few minutes in contrast to hours common in self-assembled monolayer (SAM) generation. These results proved that the recrystallization and fixation of 2D-crystalline S-layers on an electronic conductor can be influenced and controlled by direct electrochemical manipulation.
The new promoted ignition combustion test apparatus at BAM matches the requirements of ASTM test method G 124 [ASTM G 124, Standard Test Method for Determining the Combustion Behavior of Metallic Materials in Oxygen-Enriched Atmospheres, 2003] and of EIGA publication, IGC Doc 13/02/E [EIGA Gas Association Document IGC Doc 13/02/E, Oxygen Pipeline Systems, 2003]. The test apparatus is most likely the only one in Europe. The test chamber allows investigations with pure oxygen or oxygen mixtures at pressures up to 500 bar and at temperatures up to 400°C at static or flowing gas conditions. The ignition device consists of an electrical ignition wire and a promoter. IR-sensors, distributed over the whole length of the rod, measure and record the burning temperature and allow measurement of the burn rate. A video system records the experiment for visual characterization of the burning behavior. BAM test results are compared with published data. Results on investigations with coated rods are presented. Ceramic coatings seem to be a solution for the use of certain less compatible metallic materials at higher oxygen pressures.
Two different test apparatuses are used at BAM to evaluate the safety of oxygen components: First, the promoted ignition combustion test according to ASTM G 124 [1] and to EIGA IGC Doc 13/02/E [2], and second, the new metallic disk ignition test that has not been standardized yet. The standard test method ASTM G 124 allows a ranking of metallic materials for use at high pressure oxygen. However, the transfer of those test results to valves and fittings in real-life situations is rather complex. The metallic disk ignition test, developed at BAM, is more practice oriented and uses metallic disks of different thicknesses of the investigated material. A commonly used nonmetallic sealing ring is placed in front of this disk and serves as an igniter. This test array is then exposed to high pressure gaseous oxygen impacts in a standardized pneumatic impact tester according to DIN EN 1797 [3].
Reinigung wird in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie aufgrund des stetig steigenden Kosten- und Zeitdrucks sowie der hohen Verbrauchererwartungen hinsichtlich Produktsicherheit und -haltbarkeit ein immer zentraleres Thema. Eine verbesserte Reinigbarkeit bedeutet für die produzierende Industrie eine Steigerung der Effizienz der Produktionsanlage. Besonders in der heutigen medienintensiven Zeit kommt ein "Lebensmittelskandal" durch ein unsicheres Produkt einem finanziellen Desaster und immensem Imageverlust gleich. Aus diesem Grund ist die Reinigbarkeit der produktberührenden Oberflächen stets ein wichtiges Kriterium für die Werkstoffauswahl.
Basierend auf den Theorien zu Schmutzhaftung und -entfernung wurde im Rahmen dieser Arbeit überprüft, ob und wie die theoretisch relevanten Parameter auch in den Experimenten den Reinigungserfolg beeinflussen. Der Schwerpunkt wurde auf die Einflussgrößen des Werkstoffes gelegt, um herauszufinden, wie stark eine Oberfläche selbst zu ihrer Reinigbarkeit beitragen kann (self-cleaning).
In den durchgeführten Versuchen hat sich gezeigt, dass die Oberflächenrauheit lediglich bei der Reinigung von kohäsiven Schmutzfilmen eine entscheidende Rolle gespielt hat. Hingegen ist ihr Einfluss auf das Reinigungsergebnis von sich auflösenden Schmutzfilmen und Partikeln nur begrenzt bis gar nicht zur Geltung gekommen. Das Oberflächenmaterial hatte keinen starken, aber dennoch signifikanten Einfluss auf die Reinigbarkeit der untersuchten Oberflächen. Dass die Reinigbarkeit einer Oberfläche keine Materialkonstante sein kann, wurde unter Verwendung spezieller Oberflächen mit definiert geätzten Rauheitsstrukturen nachgewiesen. Der Reinigungserfolg hängt immer auch von der Verunreinigungsart ab, was sich auch in vergleichbaren Versuchen der Einzelpartikelablösung mittels AFM in dem Einfluss der Elastizität bzw. Plastizität der Partikeln geäußert hat.
Praxistaugliche Empfehlungen gehören mit zu den wichtigsten Zielen dieser Arbeit gewesen. Mit Fokus auf die Oberflächenparameter und auf Basis der durchgeführten Untersuchungen wurde zur Optimierung der Reinigung produktberührender Oberflächen für bekannte Kontaminationen eine Checkliste als Orientierungshilfe erarbeitet. Ist die Verunreinigungsart dennoch unbekannt, so sollte der "Grenzwert" von Ra = 1 µm unterschritten werden, um bei Vorhandensein filmartiger Verschmutzungen keine negativen Auswirkungen auf die Reinigbarkeit zu haben. Die Notwendigkeit nach hochpolierten Oberflächen (Ra < 0,3 µm) aus Reinigbarkeitsgründen kann aufgrund der Untersuchungen nicht nachvollzogen werden.
Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.
The wettability of the surfaces inside the microchannels of a microfluidic device is an important property considering a liquid flows through them. Contact angle measurements usually applied to test the wettability of surfaces cannot be used for an analysis of microchannel walls within microfluidic devices. A workaround is the use of surface analytical methods, which are able to reach points of interest in microchannels and may provide information on the surface chemistry established there. In calibrating these methods by using flat polymer wafers, where the contact angle can be measured as usual, data measured in real microchannels can be evaluated in terms of wetting properties. Reference wafers of bisphenol-A polycarbonate, a polymeric material that is often used in fluidic microdevice fabrication, were treated under different oxygen plasma conditions. The modified surfaces were characterized by using XPS, time of flight (ToF)-SIMS and atomic force microscope (AFM). Surface chemistry and surface topography have been correlated with contact angle measurements. In addition, effects of ageing or rinsing after plasma treatment have also been investigated.
Zinkschichten wurden mit den zerstörungsfreien Methoden Röntgenfluoreszenz (XRF), mechanischer Tastschnitt (MS), Röntgenbeugung (XRD) und instrumentierter Eindringprüfung (IIT) hinsichtlich der makroskopischen und mikroskopischen Schichteigenschaften untersucht. Die Rauheit der Zinkschichten hängt im Wesentlichen von der Substratoberfläche ab. Inhomogenen Schichtdickenverteilung treten bekanntermaßen am Rand von Beschichtungsgestellen auf. Die plasto-elastische Eigenschaften Härte, E-Modul und Kriechen sind bei unterschiedlichen Abscheidungen vergleich- und reproduzierbar. Diese makroskopischen Schichteigenschaften sind geprägt von der Mikrostruktur der Schicht, die eine Vorzugsorientierung der Kristallite in der Netzebene (110), die senkrecht zur Substratoberfläche steht, zeigt.
Recently, time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) instrumentation has been used to address areas of interest within micro-fluidic devices providing full access to the surface chemistry established at the bottom of micro-channels therein. After careful calibration, information on surface chemistry as obtained by ToF-SIMS or XPS can be interpreted in terms of wettability expressed as contact angles which are then characteristic for the inner walls of micro-channels. Standard contact angle measurement is not applicable in micro-channels. The approach has been demonstrated to be successful with two different micro-fluidic devices hot embossed into high-end quality poly(methyl methacrylate) (PMMA) or Polycarbonate wafers. A pre-selected surface chemistry at micro-channel walls can be established by plasma technologies but ageing and rinsing effects have to be under control. A combination of ToF-SIMS, XPS and contact angle measurement techniques has been demonstrated to provide the required information. Finally, it is shown by ToF-SIMS and XPS analysis that in the production of micro-fluidic parts during practical processing using hot embossing technologies, material originating from cover foils will reside on the polymer wafer's surface. Moreover, residues of releasing agents as silicone oil used during processing can be detected by ToF-SIMS. Both cover foil residues and silicones are issues of trouble shooting in micro-fluidics because they will change contact angles efficiently.
The synthesis of polymerlike amorphous carbon (a-C:H) thin-films by microwave excited collisional hydrocarbon plasma process is reported. Stable and highly aromatic a-C:H were obtained containing significant inclusions of poly(p-phenylene vinylene) (PPV). PPV confers universal optoelectronic properties to the synthesized material. That is a-C:H with tailor-made refractive index are capable of becoming absorption-free in visible (red)-near infrared wavelength range. Production of large aromatic hydrocarbon including phenyl clusters and/or particles is attributed to enhanced coagulation of elemental plasma species under collisional plasma conditions. Detailed structural and morphological changes that occur in a-C:H during the plasma synthesis are also described.