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- 6.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- 6.2 Material- und Oberflächentechnologien (1)
- 6.3 Strukturanalytik (1)
MSL compatible isothermal furnace insert for high temperature shear-cell diffusion experiments
(2011)
For long-time diffusion experiments shear-cell techniques offer more favourable terms than the traditional long capillary techniques. Here, we present a further developed shear-cell that enables the measurement of diffusion coefficients up to temperatures of 1600 °C. Hence, diffusion experiments can be carried out at temperatures not accessible until now by conventional capillary or shear-cell techniques. The modified shear-cell, which can contain up to six samples of a total length of 90mm and a diameter of 1.5 mm, is built of 30 shear discs of 3mm thickness each. It is operated in an isothermal furnace insert which can be accommodated in the Materials Science Laboratory of the International Space Station. This provides the opportunity that the shear-cell can be applied to microgravity and to ground-based experiments, respectively. The heater insert with an overall length of 518mm and a diameter of 210mm consists of four heating zones with a total power of 3.5 kW. Temperature homogeneity along the graphite sample compartment is better than 2K at 1600°C. Details of the new design are discussed and results of first successfully performed heating and shearing cycles are presented.
The CCQM-K148.a comparison was coordinated by the BIPM on behalf of the CCQM Organic Analysis Working Group for NMIs and DIs which provide measurement services in organic analysis under the CIPM MRA. It was undertaken as a "Track A" comparison within the OAWG strategic plan. CCQM-K148.a demonstrates capabilities for assigning the mass fraction content of a solid organic compound having moderate molecular complexity, where the compound has a molar mass in the range (75 - 500) g/mol and is non-polar (pKow < −2), when present as the primary organic component in a neat organic solid and where the mass fraction content of the primary component in the material is in excess of 950 mg/g.
Participants were required to report the mass fraction of Bisphenol A present in one supplied unit of the comparison material. Participants using a mass balance method for the assignment were also required to report their assignments of the impurity components present in the material. Methods used by the seventeen participating NMIs or DIs were predominantly based on either stand-alone mass balance (summation of impurities) or qNMR approaches, or the combination of data obtained using both methods. The results obtained using thermal methods based on freezing-point depression methods were also reported by a limited number of participants. There was excellent agreement between assignments obtained using all three approaches to assign the BPA content.
The assignment of the values for the mass fraction content of BPA consistent with the KCRV was achieved by most of the comparison participants with an associated relative standard uncertainty in the assigned value in the range (0.1 - 0.5)%.
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.
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.
Derzeit erfolgt in mehreren Arbeitsgruppen unter Einbindung interessierter Kreise die Überarbeitung der 2001 erschienenen Richtlinie 'Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen' (Instandsetzungsrichtlinie) des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton e.V. (DAfStb). Hierüber wird in dem nachfolgenden Beitrag berichtet, um der Fachwelt frühzeitig darzustellen, in welche Richtung die Fortschreibung des Regelwerkes geplant ist.
Die geplante neue Richtlinie wird nach derzeitigem Beratungsstand eine deutliche inhaltliche Erweiterung erfahren. Daher wird sie in 'Richtlinie für die Instandhaltung von Betonbauteilen' (Instandhaltungsrichtlinie) umbenannt und wird Festlegungen zu der grundsätzlichen Vorgehensweise bei der Instandhaltung unter Berücksichtigung der Komponenten Wartung, Inspektion, Instandsetzung und Verbesserung in Anlehnung an DIN 31051 enthalten. Da diese umfassenderen Aufgaben deutlich präziser beschrieben werden, konkretisieren sich auch die Anforderungen an die erforderliche Qualifikation des sachkundigen Planers, der zukünftig verstärkt die 'Restnutzungsdauer' bei seiner Planung beachten und in entsprechende Maßnahmen umsetzen muss.
Mit den Ergänzungen und Änderungen wird die Richtlinie an die aktuellen Entwicklungen und Regelungen im Betonbau angepasst. Gleichzeitig gewinnt die Planungsleistung erheblich an Bedeutung. Für Instandsetzungsprodukte gemäß DIN EN 1504 werden, die Beseitigung derzeit noch enthaltener Unklarheiten und technischer Defizite auf europäischer Ebene vorausgesetzt, Verwendbarkeitsmöglichkeiten aufgezeigt. Die Ausführung von Instandhaltungsmaßnahmen wird durch die Einführung von Überwachungsklassen mit zugehörigen Anforderungen an die durchzuführenden Prüfungen spezifiziert und damit konkretisiert.
Nanofibers are drawing the attention of engineers and scientists because their large surface-to-volume ratio is favorable for applications in medicine, filter technology, textile industry, lithium-air batteries, and optical sensors. However, when transferring nanofibers to a technical product in the form of a random network of fibers, referred to as nonwoven fabric, the stickiness of the freshly produced and thus fragile nanofiber nonwoven remains a problem. This is mainly because nanofibers strongly adhere to any surface because of van der Waals forces. In nature, there are animals that are actually able to efficiently produce, process, and handle nanofibers, namely cribellate spiders. For that, the spiders use the calamistrum, a comb-like structure of modified setae on the metatarsus of the hindmost (fourth) legs, to which the 10–30 nm thick silk nanofibers do not stick due to a special fingerprint-like surface nanostructure. In this work, we present a theoretical model of the interaction of linear nanofibers with a sinusoidally corrugated surface. This model allows for a prediction of the adhesive interaction and, thus, the design of a suitable surface structure to prevent sticking of an artificially nonwoven of nanofibers. According to the theoretical prediction, a technical analogon of the nanoripples was produced by ultrashort pulse laser processing on different technically relevant metal surfaces in the form of so-called laser-induced periodic surface structures (LIPSS). Subsequently, by means of a newly established peel-off test, the adhesion of an electrospun polyamide fiber-based nonwoven was quantified on such LIPSS-covered aluminium alloy, steel, and titanium alloy samples, as well as on polished (flat) control samples as reference and, additionally, on samples with randomly rough surfaces. The latter revealed that the adhesion of electrospun nanofiber nonwoven is significantly lowered on the nanostructured surfaces compared with the polished surfaces.
Recent DNA-based studies have shown that the built environment is surprisingly rich in fungi. These indoor fungi – whether transient visitors or more persistent residents – may hold clues to the rising levels of human allergies and other medical and building-related health problems observed globally. The taxo¬nomic identity of these fungi is crucial in such pursuits. Molecular identification of the built mycobiome is no trivial undertaking, however, given the large number of unidentified, misidentified, and technically compromised fungal sequences in public sequence databases. In addition, the sequence metadata required to make informed taxonomic decisions – such as country and host/substrate of collection – are often lacking even from reference and ex-type sequences. Here we report on a taxonomic annotation workshop (April 10–11, 2017) organized at the James Hutton Institute/University of Aberdeen (UK) to facilitate reproducible studies of the built mycobiome. The 32 participants went through public fungal ITS bar¬code sequences related to the built mycobiome for taxonomic and nomenclatural correctness, technical quality, and metadata availability. A total of 19,508 changes – including 4,783 name changes, 14,121 metadata annotations, and the removal of 99 technically compromised sequences – were implemented in the UNITE database for molecular identification of fungi (https://unite.ut.ee/) and shared with a range of other databases and downstream resources. Among the genera that saw the largest number of changes were Penicillium, Talaromyces, Cladosporium, Acremonium, and Alternaria, all of them of significant importance in both culture-based and culture-independent surveys of the built environment.
In this contribution a Raman spectrometer based control structure for the heating of a desorption column is proposed. For this purpose calibration experiments for the absorption of carbon dioxide using monoethanolamine solutions are carried out and calibration models are developed to measure both carbon dioxide liquid loads and monoethanolamine mass fractions. The calibration experiments are supported by online NMR spectroscopy to accurately measure the appearance of all species in the electrolyte system. Both models are tested during the plant operation of a mini-plant for the oxidative coupling of methane and the proof of concept for the control structure is given. The Raman spectroscopy implemented in the ATEX conform mini-plant shows a reliable and robust performance being even indifferent to impurities hindering the GC analysis.