Filtern
Erscheinungsjahr
Dokumenttyp
- Zeitschriftenartikel (10)
- Beitrag zu einem Tagungsband (6)
- Sonstiges (2)
- Forschungsbericht (2)
- Beitrag zu einem Sammelband (1)
- Posterpräsentation (1)
- Forschungsdatensatz (1)
Sprache
- Englisch (16)
- Deutsch (5)
- Mehrsprachig (1)
- Russisch (1)
Referierte Publikation
- nein (23) (entfernen)
Schlagworte
- Additive manufacturing (2)
- Bundesoberbehörden (2)
- CONSENS (2)
- Forschungsstrategie (2)
- MALDI-TOF MS (2)
- Nanopartikel (2)
- Polylactide (2)
- XPS (2)
- Alterung (1)
- Altspeisefett (1)
Organisationseinheit der BAM
Mit einer langfristigen Forschungsstrategie begleiten die für die Sicherheit von Mensch und Umwelt zuständigen Bundesoberbehörden (Umweltbundesamt, Bundesinstitut für Risikobe-wertung, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, Bundesanstalt für Materialfor-schung und -prüfung und Physikalisch-Technische Bundesanstalt) die rasch voranschreiten-de Entwicklung neuer Materialien unter den Gesichtspunkten des Arbeits-, Verbraucher- und Umweltschutzes. Die Strategie steht daher in enger Verbindung zu den öffentlichen Förder-programmen für Nanomaterialien und andere innovative Werkstoffe, z. B. des BMBF („Vom Material zur Innovation“) und der EU („Horizon 2020“).
Die Forschungsstrategie baut auf den bisherigen Ergebnissen der 2008 begonnenen und 2013 erstmals bilanzierten gemeinsamen Forschungsstrategie der Bundesoberbehörden „Nanotechnologie - Gesundheits- und Umweltrisiken von Nanomaterialien"1 auf und erweitert den Blickwinkel auch auf andere Materialinnovationen, bei denen vergleichbare Risiken für Mensch und Umwelt bestehen oder abgeklärt werden müssen. Darüber hinaus greift sie die Idee „anwendungssichere chemische Produkte“2 aus der Initiative „Neue Qualität der Arbeit“ (INQA) des Bundesministeriums für Arbeit und Soziales (BMAS) und das Konzept der nach-haltigen Chemie3 auf, das vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reak-torsicherheit (BMUB) unterstützt wird. Durch eine anwendungssichere und umweltverträgli-che Gestaltung innovativer Materialien und ihrer Folgeprodukte sollen nicht akzeptable Risi-ken für Mensch und Umwelt von Anfang an weitgehend ausgeschlossen werden. Dies kann erreicht werden durch
1.
die Verwendung sicherer Materialien ohne Gefahreneigenschaften für Mensch und Umwelt (direkte Anwendungssicherheit) oder
2.
eine Produktgestaltung, die über den gesamten Lebenszyklus emissionsarm und umweltverträglich ist (integrierte Anwendungssicherheit) oder
3.
eine Unterstützung des Anwenders (product stewardship) durch den Hersteller bei technischen, organisatorischen und persönlichen Schutzmaßnahmen zur sicheren Verwendung und Entsorgung des Produktes (unterstützte Anwendungssicherheit).
Die Fortschreibung der Forschungsstrategie soll als Bestandteil des Nanoaktionsplans 2020 der Bundesregierung Beiträge der Ressortforschung zu folgenden Schwerpunkten leisten:
•
Charakterisierung und Bewertung der Risiken von Materialinnovationen
•
Unterstützung von Forschungseinrichtungen und Unternehmen
•
Fortschreiben von Rechtsvorschriften und Praxisempfehlungen
1
http://www.baua.de/nn_47716/de/Themen-von-A-Z/Gefahrstoffe/Nanotechnologie/pdf/Forschungsstrategie.pdf
2 http://www.baua.de/de/Themen-von-A-Z/Gefahrstoffe/Nachhaltige-Chemie/Nachhaltige-Chemie.html
3
http://www.umweltbundesamt.de/themen/chemikalien/chemikalien-management/nachhaltige-chemie
2
•
Gesellschaftliche Akzeptanz
Die Forschungsstrategie soll mit Projekten und anderen forschungsnahen Aktivitäten umge-setzt werden. Dies umfasst die eigene Forschung der Häuser, die extramurale Ausschrei-bung und Vergabe von Forschungsdienstleistungen sowie die Beteiligung an vorwiegend öffentlich geförderten Drittmittelprojekten. Hinzu kommen Aktivitäten im Rahmen der Politik-beratung und der hoheitlichen Aufgaben. Mit inter- und transdisziplinären Ansätzen soll die Risiko- und Sicherheitsforschung enger mit der Innovationsforschung und Materialentwick-lung verknüpft werden. Die Forschungsstrategie ist aufgrund der raschen Entwicklungen auf diesem Gebiet für den Zeitraum bis 2020 angelegt. Die Forschungsziele adressieren die in diesem Zeitraum voraussichtlich umsetzbaren Forschungsansätze. Die Forschungsstrategie wird durch einen Arbeitskreis begleitet und spätestens mit Ablauf des Nanoaktionsplans 2020 evaluiert und angepasst.
The Global Exploration Strategy of the International Space Exploration Coordination Group (ISECG) describes a timeframe of 2020 and beyond with the ultimate aim to establish a human presence on Mars towards the 2040ies. The next steps lie on the Moon with a focus on the coming 10 years. Early lunar surface missions will establish a capability in support of lunar science and prepare and test mission operations for subsequent human exploration of Mars and long-duration human activities on the Moon.
Given the extreme costs involved in the shipping of material from Earth, a prerequisite for future human exploration is the manufacturing of elements directly on the Moon’s surface. Unlike the equipment, which at the beginning will have to be brought from Earth, raw materials and energy could be available following the concept of In-Situ Resource Utilization. The ESA OSIP PAVING THE ROAD (PAVER) study investigates the use of a laser to sinter regolith into paving elements for use as roadways and launch pads thus mitigating dust issues for transport and exploration vehicles.
The ESA-funded study examines the potential of using a laser (12 kW CO2 laser with spot beam up to 100 mm) for layer sintering of lunar and martian regolith powders to manufacture larger 3D elements and provide know-how for the automatic manufacture of paving elements in the lunar environment. The project contributes to the first step toward the establishment of a lunar base and will lead to the construction of equipment capable of paving areas and manufacturing 3D structures.
PAVER project sets the starting point for an examination of the larger context of lunar exploration. Mission scenarios will look at different phases of lunar exploration: Robotic Lunar Exploration, Survivability, Sustainability, and Operational Phase. A proposed Technology Roadmap investigates the mission scenario and analyses how, and to which extent, laser melting/sintering will play a role in the various phases of exploration. The paper contextualizes laser sintering within selected mission scenarios and discusses the different kinds of infrastructure that can be produced at each phase of the mission. The outcome of the study includes the detailing of the TRL steps in the project and an outline of a timeline for the different elements. Covered aspects include terrain modelling such as operation pads, roadways, or towers, non-pressurized building structures to protect machinery, and habitat envelopes, to protect and shield humans against dust, micrometeoroids, and radiation.
Bundling analytical capacities to understand phase formation in recycling of functional materials
(2019)
Transitioning from combustion engine-driven transportation to e-mobility demands a paradigm shift – from a system geared to maximize energy efficiency (i.e. fuel consumption) to a system that may be constrained by the availability of high technology (critical) metals required for electrical energy storage systems and drives. In the wake of these developments efforts in securing new resources of these metals from recycling of end-of-life products are increasing steadily.
Recycling of Li-Ion batteries has recently been evaluated. The results pinpoint to a critical need for understanding slag Formation and its dependence on metal components like Mn under extreme conditions. This will allow researchers to predict optimal Operation setting and to react quickly to changing market demands (which may be Li or Co at one point but may also shift to Ni or rare earth elements (REE)). The long-term goal is to control the formation of specific phases in slags allowing for a Maximum yield of elements of interest and optimal recovery in the separation processes that follows. The combination of data on the physical micro structure and local chemistry of the multi-Phase products during and after processing will help to understand and derive thermodynamic and kinetic data on its formation.
In this paper we are giving an overview on the analytical challenges and approaches to provide robust data on local element concentration and species (especially Mn which is a common component of next generation Li-ion batteries cathodes), spanning the dimensions from the nanometer scale to the bulk material. The complementary interactions of X-rays and electrons make them ideal probes to collect Interface and “in-depth” information. Before- and -after studies as well as in situ structural changes and Phase (trans)formation, changes in elemental and elemental species (e.g. oxidation state) distribution may be tracked by X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence microscopy and X-ray Absorption spectroscopy. The application of such advanced analytical tools will not only provide essential clues during early lab-based experiments towards the development of new recycling technologies, but may also be deployed for on-line and in-line monitoring of industrial processes.
On the Applicability of Plasma Assisted Chemical Micropatterning to Different Polymeric Biomaterials
(2002)
A plasma process sequence has been developed to prepare chemical micropatterns on polymeric biomaterial surfaces. These patterns induce a guided localized cell layover at microscopic dimension. Two subsequent plasma steps are applied. In the first functionalization step a microwave ammonia plasma introduces amino groups to obtain areas for very good cell adhesion; the second passivation step combines pattern generation and creation of cell repelling areas. This downstream microwave hydrogen plasma process removes functional groups and changes the linkages of polymer chains at the outermost surfaces. Similar results have been obtained on different polymers including polystyrene (PS), polyhydroxyethylmethacrylate (PHEMA), polyetheretherketone (PEEK), polyethyleneterephthalate (PET) and polyethylenenaphthalate (PEN). Such a rather universal chemical structuring process could widen the availability of biomaterials with specific surface preparations.
Plasma functionalisation in gas phase like ammonia allows to equip polymer surfaces with amino functional groups. An important question of this functionalisation consists in the limited knowledge about heterogeneous interface reactions, especially radical formation and subsequent reaction processes. Useful analytical methods comparable to those avilable for gas phase reactions are scarce. Here we report on investigations on plasma generated C-radicals by NO-labelling, showing similatr effects for different plasmas.
Twice recrystallized L-lactide was polymerized with a dozen of different tin or bismuth catalysts in bulk at 160°C for 24 h and was annealed at 150°C afterwards. In two cases Tm values above 197.0°C were obtained. The parameters causing a scattering of the DSC data were studied and discussed. The samples prepared with SnCl2, 2,2-dibutyl-2-stanna-1,3-ditholane (DSTL) or cyclic tin(II) bisphenyldioxide (SnBiph) were subject to annealing programs with variation of time and temperatures, revealing that the Tm´s did not increase. However, an increase of Hm was achieved with maximum values in the range of 93-96 J g-1 corresponding to crystallinities off around 90%. Further studies were performed with once recrystallized L-lactide. Again, those samples directly crystallized from the polymerization process showed the highest Tm values. These data were compared with the equilibrium Tm0 and Hm0 data calculated by several research groups for perfect crystallites. A Tm0 of 213+/-2°C and a Hm0 of 106 J g-1 show the best agreement with the experimental data. The consequences of annealing for the thickness growth of crystallites are discussed on the basis of SAXS measurements. Finally, a comparison of cyclic and linear poly L-lactide)s is discussed.