6 Materialchemie
Filtern
Erscheinungsjahr
- 2020 (134) (entfernen)
Dokumenttyp
Referierte Publikation
- nein (134) (entfernen)
Schlagworte
- Nanoparticles (27)
- Electron microscopy (12)
- Particle size distribution (10)
- BAMline (9)
- Small angle scattering (8)
- Synchrotron (8)
- Applications (7)
- Geant4 (6)
- Laser-induced periodic surface structures (LIPSS) (6)
- MCS (6)
Organisationseinheit der BAM
- 6 Materialchemie (134)
- 6.1 Oberflächen- und Dünnschichtanalyse (40)
- 6.3 Strukturanalytik (27)
- 6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere (27)
- 6.2 Material- und Oberflächentechnologien (20)
- 6.5 Synthese und Streuverfahren nanostrukturierter Materialien (17)
- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (8)
- 6.7 Materialsynthese und Design (7)
- 5 Werkstofftechnik (6)
- 9 Komponentensicherheit (6)
Eingeladener Vortrag
- nein (73)
A series of different nanoparticle suspensions (Gold, Latex, and SiO2 in varying concentrations) were microprinted onto TEM grids in a 4 x 4 array in the concentration range 7x10^8 to 1x10^11 NP/mL and imaged with SEM and TSEM. Concentrations and printing conditions (temperature, relative humidity) were varied in order to minimize the coffee ring effect.
In this contribution different ways are explored with the aim to generate suitable training data for ‘non-ideal’ samples using various approaches, e.g., computer-generated images or unsupervised learning algorithms such as generative adversarial networks (GANs). We used these data to train simple CNNs to produce segmentation masks of SEM images and tested the trained networks on real SEM images of complex nanoparticle samples. The novel use of CNN for the automated analysis of the size of nanoparticles of complex shape and with a high degree of agglomeration has proved to be a promising tool for the evaluation of particle size distribution on a large number of constituent particles. Further development and validation of the preliminary model, respectively larger training and validation data sets are necessary.
In this contribution different ways are explored with the aim to generate suitable training data for ‘non-ideal’ samples using various approaches, e.g., computer-generated images or unsupervised learning algorithms such as generative adversarial networks (GANs). We used these data to train simple CNNs to produce segmentation masks of SEM images and tested the trained networks on real SEM images of complex nanoparticle samples. The novel use of CNN for the automated analysis of the size of nanoparticles of complex shape and with a high degree of agglomeration has proved to be a promising tool for the evaluation of particle size distribution on a large number of constituent particles. Further development and validation of the preliminary model, respectively larger training and validation data sets are necessary.
In the face of rising energy demand and the impending climate change the development of a sustainable, fossil-free fuel and chemical production is of global importance. One possible goal is the development of electrochemical conversion processes using catalysts. Porous materials play an important role in such energy applications. The key to the development of improved catalysts is a better understanding of the relations between their performance, stability and physico-chemical properties. However, the complex morphology of such catalysts constitutes a challenge even for modern analytical techniques.
Spectroscopic ellipsometry (SE) is a versatile method for studying material properties by using appropriate models (e.g. film thickness, optical and electronic properties). The fact that the material properties cannot be taken directly from the measured spectra, the developed models have to be validated. In a first step, the model for the ellipsometric fit studies of a calcination series of mesoporous iridium oxide films (300 – 600 °C) was investigated and validated with respect to their material properties. Moreover, the electronic structures of the catalysts reveal a direct correlation with electrochemical activities. The development of an environmental cell offers the possibility of investigations under real conditions. This will allow changes in the optical and electronic properties during the electrocatalytic oxygen evolution reaction.
In the face of rising energy demand and the impending climate change the development of a sustainable, fossil-free fuel and chemical production is of global importance. One possible goal is the development of electrochemical conversion processes using catalysts. Porous materials play an important role in such energy applications. The key to the development of improved catalysts is a better understanding of the relations between their performance, stability and physico-chemical properties. However, the complex morphology of such catalysts constitutes a challenge even for modern analytical techniques. Spectroscopic ellipsometry (SE) is a versatile method for studying material properties by using appropriate models (e.g. film thickness, optical and electronic properties). The fact that the material properties cannot be taken directly from the measured spectra, the developed models have to be validated. In a first step, the model for the ellipsometric fit studies of a calcination series of mesoporous iridium oxide films (300 – 600 °C) was investigated and validated with respect to their material properties. Moreover, the electronic structures of the catalysts reveal a direct correlation with electrochemical activities. The development of an environmental cell offers the possibility of investigations under real conditions. This will allow changes in the optical and electronic properties during the electrocatalytic oxygen evolution reaction.
Trace elements are chemical elements whose concentration in a material is very low. The exact definition depends on the application and varies for example between 100 micrograms per gram in analytical chemistry and 1000 micrograms per gram in geology. The ability to detect trace elements fast and quantitatively is of great importance in many areas of science and technology. With its high brilliance and flexibility in the excitation conditions, synchrotron radiation is an ideal tool for detecting traces even in small sample quantities. In this contribution I will report about the use of X-ray fluorescence(XRF)for qualitative and quantitative element sensitiveanalysis. In addition to the fundamentals of XRF and its quantification methods, the advantages and problems of different geometries like e.g. microXRF, Total Reflection X-ray Fluorescence (TXRF)or Double Dispersive XRF (D²XRF) will be discussed. Practical examples from BAMline from the research fields of medicine, geology and archaeometry will complete the lecture.
Gold ist eines der sieben schon im Altertum bekannten Metalle und wurde wg. seines Glanzes und seiner Seltenheit von alters her als Tauschmittel und zur Herstellung von Schmuck benutzt. Außerdem ist es einfach bearbeitbar und weitestgehend gegen chemische Einflüsse resistent. Die Untersuchungen von Gold mit synchrotronstrahlungsangeregter Röntgenfluoreszenzanalyse sind zerstörungsfrei und geben Auskunft über die in der untersuchten Probe vorhandenen chemischen Elemente. Bei den hier vorgestellten Untersuchungen an der BAMline stehen Fragestellungen wie Herkunft, Herstellungsverfahren und Zusammengehörigkeit von Goldfunden im Vordergrund. Die verschiedenen Fragestellungen werden an einer Reihe von Beispielen erläutert die vom Wikingerschatz aus Hiddensee über die Himmelsscheibe von Nebra bis hin zu Funden aus Ägypten langen. Der Fund von Bernstorf wird ausführlich diskutiert.
Hochentropie-Legierungen (HEAs) zeichnen sich durch einen Mischkristall-System aus mindestens fünf und Mittelentropie-Legierungen (MEAs) durch mindestens drei Hauptlegierungselemente aus, in äquiatomarer Zusammensetzung. Sie zeigen außergewöhnliche Anwendungseigenschaften, wie z.B. hohe Festigkeit, Duktilität oder Korrosionsbeständigkeit. Zukünftige HEA/MEA-Komponenten aufgrund ihrer Eigenschaften für wasserstoffhaltige Umgebungen (wie Behälter für kryogene oder Hochdruckspeicherung) von Interesse. Daher ist die Bewertung der Wasserstoffabsorption und die Diffusion in diesen Materialien von großer Bedeutung. Dazu wurden in unserer Studie eine CoCrFeMnNi-HEA und eine CoCrNi-MEA untersucht. Die Proben wurden elektrochemisch mit Wasserstoff beladen. Für die Ermittlung des Wasserstoffdiffusionsverhaltens wurde die thermische Desorptionsanalyse (TDA) mit unterschiedlichen Heizraten bis zu 0,250 K/s angewandt. Die nachfolgende Peakentfaltung der Signale führte zu Hochtemperatur-Desorptionsspitzen und Wasserstofftrapping auch über 280°C. Eine resultierende Gesamtwasserstoffkonzentration > 40 ppm wurde für den MEA ermittelt und > 100 ppm für den HEA. Dies deutet auf zwei wichtige Effekte hin:
(1) verzögerte Wasserstoffdiffusion und (2) eine beträchtliche Menge an getrapptem Wasserstoff auch bei hoher Temperatur. Beide Effekte können hinsichtlich einer wasserstoffunterstützten Rissbildung kritisch werden, dies erfordert jedoch weitere Untersuchungen. Zusätzlich erfolgte die Bestimmung des lokalen Volta-Potentials mittels hochauflösender Kelvin-Sonden-Kraft-Mikroskopie (SKPFM). Die ermittelten Scans zeigen einen bestimmten Einfluss der Wasserstoffbeladung auf die Potentiale.
In this talk, the features of X-ray fluorescence analysis with synchrotron radiation will be presented. First, the basics of the origin of synchrotron radiation and X-ray fluorescence analysis and the experimental setup will be discussed. Then, examples of trace element detection, micrometer resolution, and application of the X-ray color camera will be shown.
X-ray generation
(2020)
Functional materials for energy conversion are important technology drivers needed for the implementation of low carbon energy. Therefore, researchers commonly focus on improving the intrinsic properties of a functional material. However, for applications, the extrinsic properties are at least as important as the intrinsic ones. Consequently, it is important to investigate and understand the external and internal structure of semi-finished products and especially defect dependent properties. The extrinsic properties may change during application and the life cycle of the material as well as through processing and molding steps. Our studies show how X-ray tomographic (XCT) investigations can contribute to structure investigations in composites and massive samples using the example of magnetic materials for energy conversion.
You Ask – ACEnano Replies
(2020)
The workshop starts with introductory information about the workshop and the H2020 project ACEnano, followed by two expert round tables, focussing on how the project could address regulator and industry needs, respectively. This is be followed by parallel sessions on tools (based on preferences expressed by those registered to attend, see “Questions”) and finally a question-and-answer session with the attendees.
The experts invited in Round Table 1 have been prepared to answer to questions related to obstacles and advantages for stakeholders such as SMEs to use the ACEnano approaches/tools. Standardisation needs are discussed.
Der Vortrag widmet sich der „Zentrifugentechnologie zur statistischen Untersuchung von Stumpfklebungen“ und beschreibt drei wesentlich verschiedene Realsysteme (Fügefläche 1/Klebstoff/ Fügefläche 2), um die Statistik ZPM (wiederholte Ein-Proben-Prüfung) vs. CAT (Mehr-Proben-Prüfung) zu vergleichen. Dazu wurden drei unterschiedliche Klebstoff-klassen mit typischen Fügeteilmaterialkombinationen ausgewählt und in einem Vorversuch mit jeweils 3 unterschiedlichen Prüfgeschwindigkeiten sowohl im Weg-geregelten als auch Kraft-geregelten Mode beansprucht. Die Ergebnisse ZPM vs. CAT und Kraft- vs. Weg-Regelung des Vorversuches zeigten keinerlei Unterschiede auf. Im Ergebnis wurde ein Ringversuch im Kraft-geregelten Mode (6xZPM vs. 8xCAT) für ein Referenzsystem durchgeführt, der nachwies, dass die CAT-Technologie statistisch relevante Prüfergebnisse zur Klebfestigkeit bereitstellt. Es zeigte sich, dass für zwei ZPM-Teilnehmer im Vertrauensbereich 99% statistisch signifikant etwas kleinere Werte der Klebfestigkeit bestimmt wurden, was auf geringfügige Abweichungen von der axialen Ausrichtung des eingespannten Prüflings bei der Ein-Proben-ZPM-Zugprüfung zurückgeführt wird.