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This author interview is by Dr Michael G. Weller, Head of Division 1.5 Protein Analysis at Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM). BAM (www.bam.de/en) is a senior scientific and technical institute with responsibility to the German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy. Dr Weller's review paper, Quality issues of research antibodies is available for download in Analytical Chemistry Insights.
Modifying or controlling surface chemistry is important in new product development, quality control and research. This is particularly true where functionality of surfaces, thin films and interfaces are key to the application, such as organic solar cells and devices for medical diagnostics. Surface chemical analysis aims to provide quantitative elemental, chemical state and functional group information from the surface of materials, but requires comparable test data and improved measurement traceability.
Measuring organic layers
(2016)
Many innovative products - from touchscreens to solar panels to pharmaceuticals – utilise multiple organic layers to create complex functionality. New techniques have been developed to remove and measure layers individually enabling improved product development and assisting with quality assurance. However, manufacturers cannot be certain of the depth of layer being removed and new reference materials for these techniques are needed to increase uptake, and remove a major barrier to innovation.
Materials and chemical producers require detailed knowledge of surface chemistry for research into new products. One way to understand a surface without damaging it is to bombard it with an electron beam, causing its atoms to emit characteristic X-rays enabling identification. The measurement of these must be precise as many elements emissions are close in energy – traceable reference materials will ensure instruments using this technique are stable and accurate.
Ultrasonic methods are well established in various aspects of concrete testing. They are used for imaging the interior geometry of constructions, estimation of concrete strength or monitoring lab investigations. However, so far the detection of distributed damages, especially in an early stage, has been almost impossible. The arrival of new technologies as deep penetration ultrasonic echo devices, new imaging techniques, embedded transducers for permanent monitoring and sensitive data processing techniques adopted from seismology have opened new fields of work. Recent research has been focused to detect changes in concrete elements induced by stress, temperature, moisture or chemical attacks.
The Sponsorship Programme for the Testing of Manufactured Nanomaterials (further referred to as “the Testing Programme”) was concluded in March 2013, and the publication of the dossiers via the OECD website (www.oecd.org/science/nanosafety) started in June 2015. As indicated in the “Guidance manual for the testing of manufactured nanomaterials: OECD’s sponsorship programme”, after conclusion of the Testing Programme a next step is to consider “the status, need for, and coordination of further test development”. Parallel to concluding the final stages of the Testing Programme, a series of workshops have taken place, in which for different topics the applicability of existing OECD test guidelines for nanomaterials was discussed and the need for new ones analysed. One workshop focussed on physico-chemical methods, addressing in detail the relevance of each physico-chemical endpoint proposed in the Testing Programme for the regulation of nanomaterials. The methods were discussed in more general terms. However, as most of the proposed endpoints are new to the OECD Test Guidelines Programme, a much more detailed evaluation of the applied methods would
be highly relevant.
To this extent,the Netherlands volunteered to lead an initial detailed evaluation of the applicability of the test methods applied to determine the physico-chemical properties of different types of nanomaterials in the Testing Programme. This initial focus on physico-chemical properties was prompted by the essential need for an adequate and complete characterisation of nanomaterials to enable a further evaluation of their (toxicological) properties.
A number of experts from several delegations volunteered to review and evaluate the methods applied to determine the physico-chemical properties of the nanomaterials in the Testing Programme.
Design und Aufbau verschiedener Messysteme zur Ermittlung des Feuchtigkeitsprofiles von Estrich
(2016)
Zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts von Fußbodenstrich werden bis zu diesem Zeitpunkt hauptsächlich die Calcium-Carbid Methode (CM) oder das thermogravimetrische Darr-Verfahren angewendet. Für die Anwendung beider Methoden muss der Estrich zerstört werden. Die aus der Messung gewonnenen Messdaten sind jedoch nur einmalig und punktuell. Damit sind diese Verfahren nur bedingt aussagefähig. Des Weiteren variieren die Messdaten von Estrichtyp zu Estrichtyp. Zusammen mit Partnern aus der Forschung und Industrie wird an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) eine Messkampagne durchgeführt, mit dem Ziel, verschiedene Prüfverfahren zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts hinsichtlich ihrer Genauigkeit und Sensitivität zu untersuchen. Hierfür sind zwei neue Messsysteme entwickelt worden, welche auf der zerstörungsfreien Messung basieren. Dafür werden in den Estrich zum einen Sensoren, welche die relative Luftfeuchte messen und zum anderen eine Multiringelektrode, eingebettet. Die Messungen finden in verschiedenen Estricharten und Materialdicken statt, welche bei Normklima mit einer Temperatur von 23 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % trocknen. Aus den erhaltenen Messdaten kann ein zeitliches und tiefenabhängiges Feuchtigkeitsprofil des Estrichs erstellt werden.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Methodenentwicklung eines automatischen
Messverfahrens zur akustischen Detektion von Delaminationen in Stahlbeton. Ziel war
das Konstruieren einer Messeinheit, welche mittels eines Zahnrads kontinuierlich auf eine
Stahlbetonoberfläche klopft und den somit einstehenden Körperschall mit einem Richtmikrofon
aufnimmt. Somit können Rückschlüsse über den Zustand des Betons getroffen
werden.
Das Grundkonzept bildet die Frequenzbandanalyse von Audioaufnahmen mittels einer
gefensterten Schnellen Fourier Transformation. Ein auftragen des Frequenzbands über
die gefahrene Strecke bietet die exakte Positionierung einer Fehlstelle. Für die Validierung
der Methodengenauigkeit entstand ein Betonprobekörper mit eingebrachten Fehlstellen,
welche unter mechanischer Anregung durch das Zahnrad ähnlich dumpfe Töne wie eine
reale Delamination erzeugen. Die Ergebnisse der Tonanalyse zeigen eindeutige Frequenzänderungen
beim Übergang von einem intakten zu einen fehlerhaften Bereich.
Im Bauwesen angesiedelt, ist die vorliegende Arbeit besonders für LeserInnen aus dem
Bereich der Zerstörungsfreie Schadensdiagnose interessant.
Der BetoScan Light ist eine mobile autonome Messplattform zur automatisierten Ausführung von verschiedenen zerstörungsfreien Messverfahren. Das System besitzt eine kamerabasierte Navigation und ist fähig, anhand eines aufgestellten Schildes, welches als Ziel dient, eine Spur mit möglichst geringer Abweichung von der geraden Luftlinie abzufahren. Dabei wer-den in kurzen Abständen Bilder von einer, auf dem System angebrachten, Kamera aufge-nommen, welche dann einer Kantenanalyse unterzogen werden. Anhand der erkannten Kan-ten, kann ein Schild, welches ein spezielles Muster trägt, vom System geortet werden. Das System verfügt über drei Steuerungsmodi: der direkten Steuerung per Controller, der automa-tisierten Steuerung bei schrittweiser Fahrt, hierbei stoppt das System in bestimmten Abstän-den für eine bestimmte Zeit und die automatisierte Steuerung ohne Stopps. Die abschließen-den Testfahrten wurden mit einer Logitech C270 Webcam durchgeführt. Dabei ergab sich mit der C270 eine maximale Abweichung von 3,8 cm auf 10 Meter Teststrecke. Das System kann als genau und zuverlässig betrachtet werden.
Über das Korrosionsverhalten nichtrostender Stähle bei atmosphärischer Beanspruchung liegen umfangreiche Erfahrungen aus jahrzehntelangen praktischen Anwendungen weltweit vor. Systematische Auslagerungsversuche unter spezifischen Umgebungsbedingungen ergänzen diese Erfahrungen. Die daraus gewonnenen Daten erlauben die beanspruchungsgerechte Werkstoffauswahl. Unter vielen atmosphärischen Bedingungen sind die nichtrostenden Stähle bei freier Bewitterung, auch unter langzeit- oder dauerfeuchten Bedingungen vollständig korrosionsbeständig. Die Auswahl der nichtrostenden Stähle muss den jeweiligen Einsatzbedingungen angepasst werden, um in jedem Fall sicherzustellen, dass der passive Zustand aufrechterhalten bzw. eine erneute Passivierung unter den Einsatzbedingungen möglich ist. Störungen der Passivschichtausbildung führen zu verminderter Korrosionsbeständigkeit mit den für nichtrostende Stähle typischen örtlichen Korrosionserscheinungen. Das Merkblatt gibt Hinweise zur Werkstoffauswahl, zur Oberflächenausführung, zur Konstruktion sowie zu Verarbeitung, Nachbehandlung und Reinigung.