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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.
Permineralized samples of the tree fern Psaronius sp. belong to the spectacular discoveries of the Lower Permian Rotliegend Petrified forest of Chemnitz, one of the most famous palaeontological sites in the world. The cellular tissues of the 280 million years old fossil fern show a delicate three-dimensional preservation by permineralization. Moreover, anatomical detail can be distinguished very well because of the black coloured former cell walls. By means of Raman spectroscopy this fossilised tissue of the adventitious roots is revealed to be carbon which structure seems to correspond to anthracite. The aim of this work is the experimental confirmation of the carbon structure by means of thermogravimetry and Raman spectroscopy on coal samples of different rank, especially anthracite samples from different times and localities.
Coal maturation involves the sequence peatlignitecoalanthracite-microcrystalline graphite by incresasing the density and specific energy. The loss of in situ moisture (typically up to 200 °C) and volatile organic matter (up to 600 °C) has been acquired by thermogravimetry. The increasing carbon content, density resp. structure results in Raman spectra with typical band shape of the D- and G-peaks. We used these methods to characterise and compare the separated coal samples to the dispersed carbon inclusions in permineralized Psaronius.
Samples of the permineralized tree fern Psaronius sp. from the Lower Permian Rotliegend of Chemnitz were examined to find out their chemical composition and structural behavior. The inhomogenic distribution of elementary constituents of oxides, sulfates and carbonates within the silica-matrix consisting of ?-quartz and chalcedony were formerly detected by analytical X-ray microscopy. Most of the compounds could be revealed by Raman spectroscopy. Calcite and barite developed in small fissures. Iron of different oxidation level is the prevailing pigment in the agate preserved adventitious roots. Coalified cellulose whose structure mainly corresponds to anthracite reflects the anatomical detail of the former organic tissues.
The deposition of boron carbonitride layers
on silicon substrates by a microwave plasma enhanced
chemical vapour deposition (MW-PECVD) process using
N-trimethylborazine (TMB) and benzene as precursors
is presented. As plasma gases argon and nitrogen
were used. In this investigation we focus on the influence
of the gas composition, substrate temperature and
-bias on the layer composition, layer structure as well as
the thermal stability. The films were analyzed with respect
to their composition and bonding structure using
elastic recoil detection analysis (ERDA) and X-ray
photoelectron spectroscopy (XPS). Furthermore, nanoindentation
measurements before and after annealing
tests at 500 and 700°C were performed. The measurements
show a strong dependence of the structure and
mechanical properties on the substrate temperature.
The hydrogen content strongly decreases to 8 at.% with
higher substrate temperatures. Simultaneously, the layer
hardness and Youngs modulus increase up to 21 and
173 GPa, respectively. The hardness does not decrease
after annealing for 1 hour at 700°C.
Samples of different three-dimensionally preserved fossil plants (Medullosa sp., Dadoxylon sp., Calamodendron striatum, Psaronius sp.) from the Lower Permian petrified forest of Chemnitz were examined with regard to their chemical composition and structural order. Raman spectroscopy and cathodoluminescence microscopy are shown to be powerful tools for such investigations.
Silicified wood from ChemnitzHilbersdorf generally shows yellow cathodoluminescence (CL) of the cell walls and only weak yellow-brownish CL of the cell lumina. By time-resolved cathodoluminescence spectroscopy, a secondary mineralisation of hydrothermal origin was recognized. The latter is shown by short-lived blue CL at the cell walls extinguishing the yellow signal. Therefore, after the primary silicification step a secondary mineralisation step initiated by hydrothermal processes, seems to have taken place at probably slightly higher temperatures. The resulting silica matrix consists of phanerocrystalline and microcrystalline a-quartz as well as microcrystalline moganite, both partially associated with iron oxides.
Dadoxylon sp. is a prominent example for parallel permineralisation by a-quartz and fluorspar, which is outstanding for the Chemnitz Petrified Forest. CL on this samples shows parallel silicification and fluoritisation, followed by infiltration of iron oxides.
Permineralised samples show very low percentage of original organic remains. The seed fern Medullosa, for example, shows dispersed carbon, which is mainly restricted to the centres of the typical star-shaped vascular bundles. Raman spectroscopy revealed that these carbonaceous particles are of an anthracite structure. For experimental confirmation coal samples of different rank, especially anthracite from different geological times and localities, were studied by means of Raman spectroscopy. The remaining pith of the vascular bundles is white-coloured and consists of a-quartz and moganite, whereas surrounding tracheides exhibit white and reddish coloured parts. The reddish parts, mainly found in the rays, additionally contain a-Fe2O3 and Fe3O4 among the SiO2 polymorphs of a-quartz and moganite. Sometimes iron oxides could have dominated permineralisation processes as the peak intensities of distinct parts of the samples suggest.
Im vorliegenden Bericht wurde untersucht, Spanndrahtbrüche in einem Brückenträger sowohl mittels Schallemissionsanalyse (SEA) als auch mit (eingebetteter) verteilter faseroptischer akustischer Sensorik (DAS) zu erkennen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Bruchsignale anhand beider Messverfahren detektiert werden können. Die jeweils detektierten Drahtbrüche werden miteinander verglichen. Durch eine Gegenüberstellung werden SEA und DAS detailliert dargestellt.
"This data set contains three different data types obtained from concrete specimens. For each specimen, the rebound numbers, ultrasonic data (ultrasonic velocity, time of flight), and destructive concrete strength are given. Two kind of specimen geometries were tested: cubes and drilled cores. The files are labeled according to the specimen geometry as "cube" or "core" and the type of measurement data as "compressive_strength", "rn_R" and "rn_Q" for rebound numbers as well as "us" for ultrasonic data. The ultrasonic data were generated by six independent laboratories, the rebound numbers by five independent laboratories and the destructive tests by one laboratory. The designation of each specimen establishes the relationship between the different data types."