4 Material und Umwelt
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Organisationseinheit der BAM
- 4 Material und Umwelt (1105)
- 4.1 Biologische Materialschädigung und Referenzorganismen (269)
- 4.3 Schadstofftransfer und Umwelttechnologien (238)
- 4.4 Thermochemische Reststoffbehandlung und Wertstoffrückgewinnung (183)
- 4.2 Material-Mikrobiom Wechselwirkungen (170)
- 4.5 Kunst- und Kulturgutanalyse (162)
- 4.0 Abteilungsleitung und andere (127)
- 6 Materialchemie (90)
- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (74)
- 6.1 Oberflächen- und Dünnschichtanalyse (35)
- 6.2 Material- und Oberflächentechnologien (32)
- 1.4 Prozessanalytik (24)
- 1.1 Anorganische Spurenanalytik (23)
- 1.7 Organische Spuren- und Lebensmittelanalytik (22)
- 7 Bauwerkssicherheit (22)
- 6.3 Strukturanalytik (21)
- 5 Werkstofftechnik (20)
- 3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher (18)
- 3.1 Sicherheit von Gefahrgutverpackungen und Batterien (18)
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (16)
- 4.6 Molekulare und angewandte Entomologie (15)
- 7.1 Baustoffe (15)
- 1.8 Umweltanalytik (14)
- 1.2 Biophotonik (11)
- 9 Komponentensicherheit (11)
- 5.4 Multimateriale Fertigungsprozesse (10)
- 7.4 Baustofftechnologie (10)
- 1.9 Chemische und optische Sensorik (9)
- 8.0 Abteilungsleitung und andere (9)
- 6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere (7)
- 9.3 Schweißtechnische Fertigungsverfahren (6)
- 1.0 Abteilungsleitung und andere (5)
- 2 Prozess- und Anlagensicherheit (5)
- 5.1 Mikrostruktur Design und Degradation (5)
- 8.1 Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren (5)
- 8.5 Röntgenbildgebung (5)
- 2.2 Prozesssimulation (4)
- 5.3 Polymere Verbundwerkstoffe (4)
- 7.5 Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen (4)
- 9.0 Abteilungsleitung und andere (4)
- Z Zentrale Dienstleistungen (4)
- Z.1 Organisation, Controlling (4)
- 1.5 Proteinanalytik (3)
- 5.2 Metallische Hochtemperaturwerkstoffe (2)
- 5.6 Glas (2)
- 6.7 Materialsynthese und Design (2)
- 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen (2)
- 8.4 Akustische und elektromagnetische Verfahren (2)
- VP Vizepräsident (2)
- VP.1 eScience (2)
- VP.2 Informationstechnik (2)
- 1.6 Anorganische Referenzmaterialien (1)
- 2.1 Sicherheit von Energieträgern (1)
- 3.3 Sicherheit von Transportbehältern (1)
- 6.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- 7.6 Korrosion und Korrosionsschutz (1)
- 9.4 Integrität von Schweißverbindungen (1)
- 9.5 Tribologie und Verschleißschutz (1)
- S Qualitätsinfrastruktur (1)
- S.0 Abteilungsleitung und andere (1)
Paper des Monats
- ja (18)
Kunststoffdichtungsbahnen (KDB) aus PE-HD (Polyethylen hoher Dichte) werden häufig zur Abdichtung von Bauwerken in der Geotechnik verwendet. Diese Produkte werden aus einem Kunststoff mit relativ komplexer Zusammensetzung hergestellt. Um eine Aussage über die Haltbarkeit von KDB aus PE-HD treffen zu können, muss das Materialverhalten berücksichtigt werden. In diesem Zusammenhang sind die wichtigsten Aspekte der Dauerhaftigkeit die Spannungsrissbeständigkeit und die Beständigkeit gegen Oxidation. Verschiedene PE-Sorten weisen eine unterschiedliche Spannungsrissbeständigkeit auf. Um dieser Eigenschaft von PE-HD zu begegnen, werden nur KDB aus sehr hochwertigen Rohstoffen zugelassen. Auf der anderen Seite werden hohe Anforderungen an die umgebenden Schichten, wie Auflager und Schutzschicht gestellt, um möglichst geringe Spannungen zu erzeugen und damit Dehnungen die Dehnungen der KDB gering zu halten. Bestimmte Medien, die bei den betreffenden Prüfungen verwendet werden, dürfen nicht mehr in der EU in Verkehr gebracht werden. Im Folgenden sollen die Zusammenhänge in Kürze dargestellt werden. Darüber hinaus sollen Diskussionen und Änderungen der Zulassungsrichtlinie für Schutzschichten im und durch den Fachbeirat vorgestellt werden.
Im Folgenden soll über aktuelle Diskussionen und Arbeitsschwerpunkte im Fachbeirat der BAM und von der Zulassungsstelle berichtet werden. Es werden Änderungen im Zusammenhang mit der Zulassungsrichtlinie für Kunststoffdichtungsbahnen vorgestellt. Es wird über die aktuelle Diskussion über die Anforderungen z. B. an metallische Sensoren für Dichtungskontrollsysteme berichtet. Änderungen der Fremdprüfung von sogenannten Sandschutzmatten, des Standards zur Qualitätsüberwachung (SQÜ) von Kunststoff Dränelementen (KDE) und der Anpassung der Formulierungen zum Überbau der in Abdichtungen verwendeten Produkte werden aufgezeigt.
Im Folgenden soll über aktuelle Diskussionen und Arbeitsschwerpunkte im Fachbeirat der BAM und von der Zulassungsstelle berichtet werden. Es werden Änderungen im Zusammenhang mit der Zulassungsrichtlinie für Kunststoffdichtungsbahnen vorgestellt. Es wird über die aktuelle Diskussion über die Anforderungen z. B. an metallische Sensoren für Dichtungskontrollsysteme berichtet. Änderungen der Fremdprüfung von sogenannten Sandschutzmatten, des Standards zur Qualitätsüberwachung (SQÜ) von Kunststoff Dränelementen (KDE) und der Anpassung der Formulierungen zum Überbau der in Abdichtungen verwendeten Produkte werden aufgezeigt.
The production of secondary materials from waste materials requires, in most cases, significantly lower energy amounts than the primary material production of raw materials. Along with lower energy demand, the greenhouse gas emissions produced are also lower. The duty of a modern waste management system should therefore be to collect and sort the waste materials in a way that the highest amounts of single material fractions with the highest qualities can be generated. In this contribution, the greenhouse gas balances of the theoretical treatment of the household waste, if collected as mixed waste in sanitary landfills, in waste incineration plants, or in mechanical-biological treatment plants, are compared to the existing separate waste collection and treatment in Germany in 2014. The results show that the treatment of the mixed collected household waste in sanitary landfills would lead to a significant release of greenhouse gases. The treatment in MBTs with the recovery of valuables and the further disposal of the biologically stabilized fraction on landfills, as well as the treatment of the high calorific fraction (also called refuse derived fuel – RDF) in RDF plants, coal-fired power plants, or cement kilns, would lead to small amounts of avoided greenhouse gas emissions. The thermal treatment in waste incineration plants would lead to moderate amounts of avoided greenhouse gases. Only with the actually practiced separate collection and treatment of household waste were significant amounts of greenhouse gas emissions avoided. In total, this is approximately 5.5 million tons of carbon dioxide equivalents for approximately 45.5 million tons of separate collected and treated household waste in Germany in 2014.
Evolution relies on the availability of genetic diversity for fitness-based selection. However, most deoxyribonucleic acid (DNA) viruses employ DNA polymerases (Pol) capable of exonucleolytic proofreading to limit mutation rates during DNA replication. The relative genetic stability produced by high-fidelity genome replication can make studying DNA virus adaptation and evolution an intensive endeavor, especially in slowly replicating viruses. Here, we present a proofreading-impaired Pol mutant (Y547S) of Marek’s disease virus that exhibits a hypermutator phenotype while maintaining unimpaired growth in vitro and wild-type (WT)-like pathogenicity in vivo. At the same time, mutation frequencies observed in Y547S virus populations are 2–5-fold higher compared to the parental WT virus. We find that Y547S adapts faster to growth in originally non-permissive cells, evades pressure conferred by antiviral inhibitors more efficiently, and is more easily attenuated by serial passage in cultured cells compared to WT. Our results suggest that hypermutator viruses can serve as a tool to accelerate evolutionary processes and help identify key genetic changes required for adaptation to novel host cells and resistance to antiviral therapy. Similarly, the rapid attenuation achieved through adaptation of hypermutators to growth in cell culture enables identification of genetic changes underlying attenuation and virulence, knowledge that could practically exploited, e.g. in the rational design of vaccines.
The influence of interfacial pH between AISI 4135 steel and seawater under different polarization potentials on the formation of calcareous deposits has been studied. An interfacial pH of 9.61 at −0.9 V vs. SCE using state of the art iridium oxide microelectrode was found to be the critical pH for the precipitation of magnesium hydroxide. Calcareous deposits with a double-layer structure comprising an inner-brucite layer and an outer-aragonite layer were found to form at potentials between −1.0 V and −1.2 V vs. SCE. Furthermore, the facilitation of hydrogen permeation into steel induced by the formation of calcareous deposits was verified using the Devanathan-Stachurski electrochemical test. The mechanism of calcareous deposits facilitates hydrogen permeation into steel is related to its inhibition on hydrogen recombination and escape processes.
Aim of study: In this study, natural durability of some domestic and foreign wood species against Hylotrupes bajulus and Anobium punctatum larvae were tested on laboratory scale
Area of study: This study was conducted at Department of Forest Products Engineering in Duzce University, Turkey and Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM), Germany.
Material and Methods: Scotch pine (Pinus sylvestris), fir (Abies nordmanniana), spruce (Picea orientalis), cedar (Cedrus libani), poplar (Populus tremula) and beech (Fagus orientalis) woods were used to test H. bajulus larvae (EN 46-1). Alder (Alnus glutinosa), oak (Quercus cerris), poplar (Populus tremula), beech (Fagus orientalis), maple (Acer carpinifolium), ash (Fraxinus angustifolia), teak (Tectona grandis), ayous (Triplochiton scleroxylon), movingui (Distemonanthus benthamianus), dahoma (Piptadeniastrum africanum), iroko (Chlorophora excelsa), bubinga (Guibourtia tessmannii) and sapele (Entandrophragma cylindiricum) woods were used for A. punctatum larvae (EN 49-1). At the end of the experiment, the mortality rates of the larvae were determined and the size and weights of the surviving larvae were measured.
Main results: F. orientalis and C. libani were found to be the most resistant wood species against H. bajulus larvae while A. nordmanniana was the least resistant. All tropical wood species and oak and maple from domestic wood species showed 100% mortality rate therefore found to be the most resistant against A. punctatum larvae. The most vulnerable wood species was found to be alder with a 35% mortality.
Research highlights: while F. orientalis, C. libani, and P. tremula were found the most resistance wood species against H. bajulus, P. sylvestris and A. nordmanniana were determined as most vulnerable. All tropical wood species and two domestic species (Q. cerris and A. carpinifolium) showed the highest mortality rate as 100%. The least durable domestic wood was determined as alder.
Water is generally considered to be an undesirable substance in fuel system, which may lead to microbial contamination. The antibacterial strategies that can turn water into things of value with high disinfection efficacy have been urgently needed for fuel system. Here, we reveal a water-fueled autocatalytic bactericidal pathway comprised by bi-metal micro-electrode system, which can spontaneously produce reactive oxygen species (mainly H2O2 and O2•–) by the electron Fenton-like reaction in water medium without external energy., The respiratory chain component of bacteria and the galvanic corrosion on the coated metals were two electron sources in the system. The specific model of Ag-Ru water-fueled autocatalytic (WFA) microelectrode particles presents extremely high disinfection efficiency (>99.9999%) in less than one hour for three aerobic bacteria (Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa and Bacillus subtilis) in LB media and high disinfection efficiency for the anaerobic bacteria (Desulfovibrio alaskensis) in Postgate E media without natural light irradiation. Overall, the novel WFA Ag-Ru antibacterial material explored in this study has a high potential for sterilizing applications in fuel system and this work provides the potential for the development of non-chemical and water-based antibacterial materials, such as WFA Ag-Ru antibacterial coating on stainless steel.
The application of fracture mechanics to the determination of the fatigue behavior of weldments is discussed with the focus on classic fatigue, i.e., the overall fatigue life and the fatigue strength in terms of an S-N curve and the endurance limit. The following issues are addressed: specific features of short fatigue crack propagation, an adequate initial crack size, multiple crack propagation and its statistical treatment as well as welding residual stresses. As an example, an approach of the authors is applied to the determination of FAT classes for a butt weld with varying weld toe geometry.
The container of high-level radioactive waste (HLRW) being in deep geological disposal, the backfill material is needed to serve as the second defense for HLRW and the highly compacted bentonite is generally selected. As the time goes, the underground water will infiltrate the backfill, causing the corrosion of materials for the building of containers in the formed electrolyte. Carbon steel, titanium and its alloy are the potential candidate materials for the fabrication of HLRW containers.
The current investigation aims at assessing the safety of HLRW container in deep geological disposal for hundreds of thousands of years and facilitating the material selection for future Container fabrication by estimating their corrosion behavior in compacted bentonite with a series of moisture content at different temperatures through electrochemical methods including open circuit potential (OCP), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization curve (PC) measurements. The corrosion rates were estimated for a carbon steel, a pure titanium and a titanium alloy in compacted Gaomiaozi Bentonite infiltrated with simulated underground water in Beishan area of China over an expected disposal period up to 106 years respectively, showing that titanium and its alloy are more reliable materials for building HLRW containers than carbon steel.
Das Kupferstichkabinett der Hamburger Kunsthalle besitzt seit seiner Gründung vier Zeichnungen von Leonardo da Vinci (1452–1519). Sie sind Teil eines umfangreichen Legats des Hamburger Kunsthändlers Georg Ernst Harzen, das der Stadt Hamburg für die 1869 eröffnete Kunsthalle als Besitz übereignet wurde. Die Zeichnungen gelten aufgrund ihrer Provenienzen und stilistischen Verankerung im Werk Leonardos als gesichert. Weiterführende materialtechnologische Untersuchungen wurden nun erstmals anlässlich der Ausstellung »Leonardo da Vinci – Die Zeichnungen im Hamburger Kupferstichkabinett« durchgeführt.
Antibiotic resistance is a growing global problem which poses a massive threat to human health. Although human activity contributes to the acceleration of the process, bacteria have a self-driven stabilisation mechanism to protect themselves from such and other external threats: biofilm formation. Nonetheless, it is the adhesion of a single bacterial cell to a surface that triggers the formation of such network of biomolecules and microorganisms, as well as its hazardous consequences. The main objective of this work was to quantify the adhesion force of a single E. coli cell on a Ti substrate via the AFM-related single-cell force spectroscopy, with both the cell and the substrate material being of high clinical relevance. A set of 25 x 25 force displacement curves was acquired with a maximum force of 3.2 nN without dwell time, yielding a topography map and an adhesion force map that showed to be correlated. A mean adhesion force of 0.85 ± 0.175 nN was measured and the presence of cell appendages on the bacterial cell wall was verified through individual force-displacement curves. Bacterial viability was assessed after the measurements via live/dead staining.
Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are widely used for durable water-repellent finishing of different fabrics and textiles like outdoor clothing, carpets, medical textiles and more. Existing PFAS extraction techniques followed by target analysis are often insufficient in detecting widely used side-chain fluorinated polymers (SFPs) that are barely or non-extractable. SFPs are typically copolymers consisting of a non-fluorinated backbone with perfluoroalkyl side-chains to obtain desired properties. We compared the accessible analytical information and performance of complementary techniques based on oxidation (dTOP assay, PhotoTOP), hydrolysis (THP assay), standard extraction, extractable organic fluorine (EOF), and total fluorine (TF) with five functional textiles and characterized 7 further textiles only by PhotoTOP oxidation. The results show that when applied directly to textile samples, oxidation by dTOP and PhotoTOP and also hydrolysis by the THP are able to capture large fractions of the TF in form of perfluoroalkyl side-chains present in the textiles while methods relying on extracts (EOF, target and non-target analysis) were much lower (e.g., factor ~25-50 lower). The conversion of large fractions of the measured TF into PFCAs or FTOHs from fluorinated side chains is in contrast to previous studies. Concentrations ranged from <LOQ to over ~1000 mg F/kg after oxidation/hydrolysis and <LOQ to over 2000 mg F/kg for TF, while EOF and target PFAS in extracts were detected at much lower concentrations (up to ~ 60 mg F/kg) (amount of fluorine in the order: extraction << EOF << oxidation/hydrolysis ≤ TF). Perfluoroalkyl carboxylic acids (PFCAs) and fluorotelomer alcohols (FTOHs) from THP and PhotoTOP both represented the chain-length distribution in the textiles showing that long-chain SFPs are still used in current textiles. Further advantages and disadvantages of the applied methods are discussed.
Sehr geehrte Damen und Herren,
liebe Leserinnen und Leser,
bereits im ersten Band der N.i.Ke. Schriftenreihe des Netzwerks zur interdisziplinären Kulturerhaltung hatte ich angeführt, dass bei der Untersuchung von kulturellen Artefakten naturwissenschaftliche Untersuchungsmethoden zunehmend an Bedeutung gewinnen, sie eigentlich unverzichtbar geworden sind.
Ein besonders einprägsames Beispiel dieser fächerübergreifenden Zusammenarbeit zwischen Geisteswissenschaften, Naturwissenschaften und Restaurierungswissenschaften war die Ausstellung Johannes Vermeer. Vom Innehalten, die in diesem Jahr in der Gemäldegalerie Alter Meister in den staatlichen Kunstsammlungen Dresden gezeigt wurde. Eigens für diese Ausstellung wurde das Gemälde Brieflesendes Mädchen am offenen Fenster einer grundlegenden Restaurierung unterzogen. Diese Restaurierung diente jedoch nicht nur der Reparatur des Bildes. Um sich dem ursprünglichen Zustand des Gemäldes zwischen 1657 und 1659 anzunähern, wurden später hinzugefügte Malschichten großflächig abgenommen. Möglich wurde dies durch unterschiedliche, bildgebende materialwissenschaftliche Untersuchungen im Vorfeld, welche die wissenschaftlichen Grundlagen für die Diskussion über den weiteren Umgang mit der Lesenden schufen.
Materialanalytische Verfahren wurden und werden ständig weiterentwickelt und optimiert. Sei es, um aus einer Vielzahl von Einzelmessungen ein Gesamtbild zu erstellen, oder die Größe einer Probenentnahme so zu reduzieren, dass von einer „minimal-invasiven“ oder „quasi nicht-invasiven“ Untersuchung ausgegangen werden kann. Nun feiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, zusammen mit ihren Vorgängerinstitutionen, den königlichen Versuchsanstalten, in diesem Jahr ihren einhundertfünfzigsten Geburtstag. Sie blickt damit auf eine lange Tradition materialwissenschaftlicher Analysen zurück, an deren Beginn beispielsweise die metallographischen Untersuchungen von Adolf Martens stehen. Derartige Untersuchungen bilden auch heute noch einen wesentlichen Bestandteil archäometallurgischer Forschung. Die Historie bzw. die Weiterentwicklung der Methodik lässt sich hier besonders gut nachzeichnen. Jedoch blicken auch Verfahren zur Charakterisierung weiterer Werkstoffe, wie Glas, Keramik, oder organischer Materialien auf eine lange Geschichte zurück.
Die in diesem Band der N.i.Ke.-Schriftenreihe präsentierten Beiträge dokumentieren einerseits aktuelle Forschungsarbeiten, die erst in diesem Jahr in entsprechenden Fachjournalen publiziert wurden, andererseits liegen einige der Arbeiten bereits 50 Jahre zurück. Sie bekunden damit nicht nur die materialtechnologische und historische Bandbreite der Projekte, sondern offenbaren die Vielfältigkeit kulturhistorischer oder restauratorischer Fragestellungen, zu deren Beantwortung natur- und materialwissenschaftliche Forschung wesentliche Beiträge liefern können.
Ich bedanke mich bei allen Kolleginnen und Kollegen, die zur Erstellung dieser dritten Ausgabe der N.i.Ke. Schriftenreihe des Netzwerks zur interdisziplinären Kulturerhaltung beigetragen haben. Ihre Aufsätze ermöglichen den Blick in die Vielfältigkeit materialwissenschaftlicher Untersuchungen im Bereich Kunst- und Kulturgut. Ich wünsche Ihnen viel Spaß auf dieser kleinen Zeitreise.