Wissenschaftliche Artikel der BAM
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- 6.3 Strukturanalytik (168)
- 8.5 Röntgenbildgebung (139)
- 6.1 Oberflächen- und Dünnschichtanalyse (102)
- 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen (101)
- 8.0 Abteilungsleitung und andere (100)
- 5.1 Mikrostruktur Design und Degradation (80)
- 9.3 Schweißtechnische Fertigungsverfahren (79)
- 1.2 Biophotonik (74)
- 6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere (70)
- 9.4 Integrität von Schweißverbindungen (69)
- 8.4 Akustische und elektromagnetische Verfahren (66)
- 7.5 Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen (65)
- 6.2 Material- und Oberflächentechnologien (63)
- 1.1 Anorganische Spurenanalytik (61)
- 7.4 Baustofftechnologie (61)
- 6.5 Synthese und Streuverfahren nanostrukturierter Materialien (57)
- 1.4 Prozessanalytik (56)
- 4.1 Biologische Materialschädigung und Referenzorganismen (56)
- 1.7 Organische Spuren- und Lebensmittelanalytik (55)
- 3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher (54)
- 1.5 Proteinanalytik (52)
- 6.0 Abteilungsleitung und andere (51)
- 8.6 Faseroptische Sensorik (50)
- 1.8 Umweltanalytik (43)
- 4.3 Schadstofftransfer und Umwelttechnologien (42)
- 5.2 Metallische Hochtemperaturwerkstoffe (42)
- 7.2 Ingenieurbau (40)
- 1.9 Chemische und optische Sensorik (38)
- 5.4 Multimateriale Fertigungsprozesse (38)
- 9.0 Abteilungsleitung und andere (35)
- 9.2 Versuchsanlagen und Prüftechnik (32)
- 4.2 Material-Mikrobiom Wechselwirkungen (31)
- 5.3 Polymere Verbundwerkstoffe (29)
- 2 Prozess- und Anlagensicherheit (28)
- 4.0 Abteilungsleitung und andere (28)
- 4.5 Kunst- und Kulturgutanalyse (28)
- 5.5 Materialmodellierung (27)
- 5.6 Glas (27)
- S Qualitätsinfrastruktur (27)
- 2.1 Sicherheit von Energieträgern (26)
- 7.6 Korrosion und Korrosionsschutz (26)
- 4.4 Thermochemische Reststoffbehandlung und Wertstoffrückgewinnung (24)
- 9.5 Tribologie und Verschleißschutz (23)
- 9.6 Additive Fertigung metallischer Komponenten (23)
- 8.1 Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren (22)
- VP Vizepräsident (22)
- VP.1 eScience (22)
- 7.1 Baustoffe (21)
- 1.3 Instrumentelle Analytik (19)
- 3.1 Sicherheit von Gefahrgutverpackungen und Batterien (17)
- 5.0 Abteilungsleitung und andere (17)
- 1.6 Anorganische Referenzmaterialien (16)
- S.2 Digitalisierung der Qualitätsinfrastruktur (16)
- 7.7 Modellierung und Simulation (15)
- 1.0 Abteilungsleitung und andere (13)
- 7.0 Abteilungsleitung und andere (13)
- P Präsident (11)
- 3.2 Gefahrguttanks und Unfallmechanik (10)
- 3.5 Sicherheit von Gasspeichern (10)
- P.0 Präsident und andere (10)
- 6.7 Materialsynthese und Design (9)
- 7.3 Brandingenieurwesen (9)
- 6.4 Materialinformatik (8)
- 3.4 Sicherheit von Lagerbehältern (7)
- S.3 Ökodesign und Energieverbrauchskennzeichnung (7)
- 3.6 Elektrochemische Energiematerialien (6)
- S.1 Qualität im Prüfwesen (5)
- 3.0 Abteilungsleitung und andere (4)
- 8.3 Thermografische Verfahren (4)
- 4.6 Molekulare und angewandte Entomologie (3)
- 2.0 Abteilungsleitung und andere (2)
- 2.2 Prozesssimulation (2)
- 2.3 Einstufung von Gefahrstoffen und -gütern (1)
- 2.5 Konformitätsbewertung Explosivstoffe/Pyrotechnik (1)
- 3.3 Sicherheit von Transportbehältern (1)
- KM Kommunikation, Marketing (1)
- PST Präsidiale Stabsstelle (1)
- VP.2 Informationstechnik (1)
Paper des Monats
- ja (68)
Molten sulfur is found in various subaerial volcanoes. However, limited records of the pools and flows of molten sulfur have been reported: therefore, questions remain regarding the physicochemical processes behind this phenomenon. A suite of new sulfur flows, some of which active, was identified at the Lastarria volcano (northern Chile) and studied using satellite imagery, in situ probing, and temperature and video recording. This finding provides a unique opportunity to better understand the emplacement mechanisms and mineral and chemical compositions of molten sulfur, in addition to gaining insight into its origin. Molten sulfur presented temperatures of 124–158°C, with the most prolonged sulfur flow reaching 12 m from the source. Photogrammetric tools permitted the identification of levees and channel structures, with an estimated average flow speed of 0.069 m/s. Field measurements yielded a total volume of 1.45 ± 0.29 m3 of sulfur (equivalent to ∼2.07 tons) mobilized during the January 2019 event for at least 408 min. Solidified sulfur was composed of native sulfur with minor galena and arsenic- and iodine-bearing minerals. Trace element analysis indicated substantial enrichment of Bi, Sb, Sn, Cd, as well as a very high concentration of As (>40.000 ppm). The January 2019 molten sulfur manifestations in Lastarria appear to be more enriched in As compared to the worldwide known volcanoes with molten sulfur records, such as the Shiretoko-Iozan and Poás volcanoes. Furthermore, their rheological properties suggest that the “time of activity” in events such as this could be underestimated as flows in Lastarria have moved significantly slower than previously thought. The origin of molten sulfur is ascribed to the favorable S-rich chemistry of fumarolic gases and changes in host rock permeability (fracture opening). Molten sulfur in Lastarria correlates with a peak in activity characterized by high emissions of SO2 and other acid species, such as HF and HCl, in addition to ground deformation. Consequently, molten sulfur was framed within a period of volcanic unrest in Lastarria, triggered by changes in the magmatic-hydrothermal system. The appearance of molten sulfur is related to physicochemical perturbations inside the volcanic system and is perhaps a precursor of eruptive activity, as observed in the Poás and Turrialba volcanoes.
Trace element (TE) analysis of pyrite via LA-ICP-MS can be used to reconstruct the conditions of pyrite formation in complex mineral systems. The Carpentaria province in northern Australia is host to some of the world’s highest value Zn-Pb (+Ag, Cu) deposits. The genesis of many of these deposits is controversial, with competing models of single-vs. multi-stage ore formation. In this study, LA-ICP-MS data of paragenetically constrained pyrite from the George Fisher Zn-Pb-Ag deposit has been analysed to investigate the chemistry of different stages of ore formation. Pyrite from correlative unmineralized host rocks has also been analysed to investigate evidence of distal hydrothermal anomalism. All LA-ICP-MS data have been statistically evaluated (principal component analysis) and interpreted together with whole rock lithogeochemical data of the same samples. Pre-ore diagenetic pyrite is compositionally similar to other Proterozoic diagenetic pyrite, with some evidence of minor hydrothermal anomalism that with further analysis could help define distal alteration. Pyrite from the different ore stages are compositionally distinct, consistent with a multi-stage system. Ore stage 1 pyrite exceeds background contents of Co, Cu, Zn, As, Ag, Sb, Tl, and Pb and has elevated Co/Ni ratios, whereas only Ni and Co are above background abundances in ore stage 2 and 3 pyrite, of which only ore stage 3 pyrite has high Co/Ni ratios. Ore stage 1 pyrite has a similar composition to hydrothermal pyrite in the undeformed northern Carpentaria CD-type deposits and was likely syn-diagenesis. Ore stage 2 was syn-deformation, and resulted in replacement and recrystallization of pre-existing pyrite, and the expulsion of incompatible TEs. Ore stage 3 formed via a later Cu-Zn-Pb mineralizing event that resulted in a new geochemically distinct generation of Co-rich pyrite. Overall, this study demonstrates the value of paragenetically-constrained pyrite TE data for refining genetic models in complex sediment hosted mineral systems.
The process of viscous flow sintering is a phenomenon that is closely linked to the surface properties of the glass particles. In this work, we studied the extreme case of acid-leaching of soda-lime-silicate glass beads of two different particle size distributions and its effects on non-isothermal viscous sintering of powder compacts. Depth profiling of the chemical composition after leaching revealed a near-surface layer depleted in alkali and alkaline earth ions, associated with concurrent hydration as mass loss was detected by thermogravimetry. Heating microscopy showed that acid treatment of glasses shifted the sinter curves to higher temperatures with increasing leaching time. Modelling of the shrinkage with the cluster model predicted a higher viscosity of the altered surface layer, while analysis of the time scales of mass transport of mobile species (Na+, Ca2+ and H2O) during isochronous sintering revealed that diffusion of Na+ can compensate for concentration gradients before sintering begins. Also, exchanged water species can diffuse out of the altered layer, but the depletion of Ca2+ in the altered surface layer persists during the sinter interval, resulting in a glass with higher viscosity, which causes sintering to slow down.
Die neue Generation von bainitischen Schmiedestählen bietet auf der einen Seite ein erhebliches Festigkeitspotenzial, das es im Sinne des Leichtbaus auch für zyklisch belastete Sicherheitsbauteile zu heben gilt. Auf der anderen Seite geht mit dieser Festigkeitssteigerung im Vergleich zu Vergütungsstählen ein Verlust an Duktilität und Zähigkeit einher. Am Beispiel des Demonstratorbauteils Achsschenkel ging das Forschungsvorhaben der Frage nach, wie ein Freigabeprozess zu gestalten ist, damit das Festigkeitspotenzial der neuen Stähle zuverlässig ausgenutzt werden kann. Als Ergebnis wird eine Vorgehensweise dargestellt, die den Eigenschaften der neuen Generation von Schmiedestählen Rechnung trägt, um den sicheren Betrieb der Komponenten zu gewährleisten.
An observation of the fracture process in front of the crack tip inside a dentin sample by means of ex-situ X-ray computed tomography after uniaxial compression at different deformation values was carried out in this work. This ex-situ approach allowed the microstructure and fracturing process of human dentin to be observed during loading. No cracks are observed up to the middle part of the irreversible deformation in the samples at least visible at 0.4μm resolution. First cracks appeared before the mechanical stress reached the compression strength. The growth of the cracks is realized by connecting the main cracks with satellite cracks that lie ahead of the main crack tip and parallel its trajectory. When under the stress load the deformation in the sample exceeds the deformation at the compression strength of dentin, an appearance of micro-cracks in front of the main cracks is observed. The micro-cracks are inclined (~60°) to the trajectory of the main cracks. The further growth of the main cracks is not realized due to the junction with the micro-cracks; we assume that the micro-cracks dissipate the energy of the main crack and suppressed its growth. These micro-cracks serve as additional stress accommodations, therefore the samples do not break apart after the compression test, as it is usually observed under bending and tension tests.
Die Einführung von Wasserstoff als sicherer Energieträger braucht eine robuste Wissensbasis, darauf aufgebaute Werkzeuge zur Auslegung und Sicherheitsbewertung von Wasserstofftechnologien und ein international harmonisiertes Regelwerk. Viele der innovativen Technologien implizieren Wasserstoff bei hohen Drücken und/oder kryogenen Temperaturen, mit denen in verteilten Anwendungen erstmalig private Nutzer in Kontakt kommen. Um überkonservative, teure Sicherheitslösungen zu vermeiden, gleichzeitig aber die Einsetzbarkeit und Sicherheit von Wasserstoffanwendungen zu demonstrieren und die Akzeptanz für die Technologie aufrecht zu halten, muss auch die Sicherheitsforschung mit den Trends der technologischen Entwicklung Schritt halten, oder sie besser noch antizipieren. So beschreibt dieser Überblicksartikel nicht nur den gegenwärtigen Stand der Kenntnisse und Technik bezüglich Wasserstoffsicherheit, sondern auch ihre Weiterentwicklung.
Alkali-aktivierte Hüttensandbetone – CO2-reduzierte Bindemittel mit hohem Korrosionsschutzpotential
(2023)
Durch den Ersatz von Portlandzement können alkali-aktivierte Bindemittel einen bedeutenden Beitrag zur Verringerung der durch die Zementklinkerherstellung verursachten CO2-Emissionen leisten. Für die Verwendung von alkali-aktivierten Bindemitteln in Stahlbetonkonstruktionen, die Chloriden oder Carbonatisierung ausgesetzt sind, ist die Fähigkeit des Stahls, den passiven Zustand zu erreichen und aufrechtzuerhalten, von großer Bedeutung. Die Prozesse der Deckschichtbildung von Stahl in alkali-aktivierten Materialien unterscheiden sich jedoch zum Teil grundlegend von denen in Portlandzementen. Alkali-aktivierte Hüttensandbetone weisen gute technische Eigenschaften auf, bisher fehlen jedoch grundlegende Kenntnisse bzgl. ihrer schützenden Wirkung bei korrosiven Angriffen. Dies ist vor allem auf ihre sulfidhaltige Porenlösung zurückzuführen, welche die elektrochemischen Eigenschaften der Stahloberfläche beeinflusst und die Verwendung herkömmlicher Bewertungsmaßstäbe erschwert. Es werden erste Ergebnisse eines DFG-Forschungsprojektes vorgestellt, in dem das Passivierungsverhalten von Stahl in alkali-aktivierten Hüttensandmörteln unterschiedlicher Zusammensetzungen sowie in Mörteln auf Basis hüttensandhaltiger Normzemente untersucht wird. Über einen Zeitraum von mindestens 28 Tagen werden an Zylinderprüfkörpern im 3-Elektroden-Aufbau das Ruhepotential sowie die Polarisationswiderstände der Stahlelektroden ermittelt.
REALight ‐ Leichtgranulate und REA‐Gips aus feinkörnigen sulfatbelasteten Bau‐ und Abbruchabfällen
(2023)
Ziel des Projekts REALight ist die Entwicklung einer Referenzanlage zur Herstellung von Leichtgranulaten (leichte Gesteinskörnungen) aus Bau‐ und Abbruchabfällen und zur Gipsrückgewinnung. Als Rohstoffe werden bisher ungenutzte oder auf niedrigem Niveau eingesetzte Bau‐ und Abbruchabfälle und industrielle Nebenprodukte verwendet. Als Produkte werden leichte Gesteinskörnungen hergestellt. Die Sulfatabtrennung durch eine thermische Zersetzung bildet die Grundlage für die zusätzliche Gewinnung von Rauchgasentschwefelungs‐Gips (REA‐Gips). Das Projekt wird im Rahmen der Fördermaßnahme „Ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft – Bauen und Mineralische Stoffkreisläufe (ReMin)” gefördert. ReMin ist eine Maßnahme zur Umsetzung des BMBF‐Forschungskonzepts „Ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft” als Teil der BMBF Strategie „Forschung für nachhaltige Entwicklung – FONA”. Ziel der Förderung ist es, den Ausbau der Kreislaufwirtschaft voranzutreiben. Im Mittelpunkt steht dabei die Bauwirtschaft mit ihrer hohen Nachfrage nach Rohstoffen und gleichzeitig großen Mengen an anfallenden mineralischen Abfällen. Am Projekt REALight sind 12 Partner aus verschiedenen Bereichen der Baustoffherstellung und ‐anwendung, Abfallaufbereitung, Verfahrenstechnik sowie Forschung und Entwicklung beteiligt.
Large-language models (LLMs) such as GPT-4 caught the interest of many scientists. Recent studies suggested that these models could be useful in chemistry and materials science. To explore these possibilities, we organized a hackathon. This article chronicles the projects built as part of this hackathon. Participants employed LLMs for various applications, including predicting properties of molecules and materials, designing novel interfaces for tools, extracting knowledge from unstructured data, and developing new educational applications. The diverse topics and the fact that working prototypes could be generated in less than two days highlight that LLMs will profoundly impact the future of our fields. The rich collection of ideas and projects also indicates that the applications of LLMs are not limited to materials science and chemistry but offer potential benefits to a wide range of scientific disciplines.
Offshore wind turbines continuously increase in size and weight and demand adequate offshore foundations concepts like monopiles, tripods, or jackets. These components are typically constructed using submerged arc welding (SAW) with high-strength thick steel plates like the S420ML. During welding, the occurrence of delayed hydrogen-assisted cracking (HAC) must be anticipated. HAC is a critical combination of the local hydrogen concentration within a susceptible microstructure under certain mechanical load, i.e., the occurring (welding) residual stresses. The welding sequence of the thick-walled plates complicates the residual stress distribution due to the necessary repeated thermal cycling, i.e., welding seam/layer deposition to fill the joint. For that purpose, SAW with two-wire-technique was used to weld a specially designed and prototype-like mock-up of a real component with a thickness of 50 mm, filled with over 20 passes and a seam length of 1000 mm. Additional welded stiffeners simulated the effect of a high restraint, to achieve critical HAC conditions. The necessity of a minimum waiting time (MWT) before the NDT can be conducted (to exclude HAC) was critically verified by the application of ultrasonic testing of the welded joint at different time-steps of the NDT of up to 48 h after the completion welding. The residual stresses were determined by a robot XRD goniometer. Tensile residual stresses up to the yield limit are found both in the weld metal and in the heat-affected zone. Numerical modeling allowed the qualitative estimation of the hydrogen diffusion in the weld. No noticeable HAC occurrence was identified and confirms the high cracking resistance of the investigated material. Finally, the applicability of the MWT concept should be critically discussed.