Wissenschaftliche Artikel der BAM
Filtern
Erscheinungsjahr
Dokumenttyp
- Zeitschriftenartikel (2094)
- Beitrag zu einem Tagungsband (387)
- Forschungsbericht (19)
- Beitrag zu einem Sammelband (10)
- Buchkapitel (9)
- Sonstiges (7)
- Tagungsband (Herausgeberschaft für den kompletten Band) (2)
- Corrigendum (2)
- Dissertation (1)
- Zeitschriftenheft (Herausgeberschaft für das komplette Heft) (1)
Sprache
- Englisch (2295)
- Deutsch (233)
- Mehrsprachig (3)
- Portugiesisch (1)
Schlagworte
- Additive manufacturing (69)
- Fluorescence (56)
- Nanoparticles (48)
- Concrete (46)
- SAXS (46)
- Ultrasound (38)
- Corrosion (37)
- MALDI-TOF MS (37)
- Quantum yield (36)
- Non-destructive testing (34)
Organisationseinheit der BAM
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (450)
- 6 Materialchemie (447)
- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (358)
- 7 Bauwerkssicherheit (232)
- 5 Werkstofftechnik (218)
- 9 Komponentensicherheit (216)
- 4 Material und Umwelt (198)
- 6.3 Strukturanalytik (171)
- 8.5 Röntgenbildgebung (139)
- 6.1 Oberflächen- und Dünnschichtanalyse (102)
Paper des Monats
- ja (72)
Starch is one of the most common and easily obtained natural polymers, making it attractive as a potential bio-based alternative to synthetic polymers. This study shows that a simple quaternary ammonium salt combined with urea or glycols forms effective modifiers that produce flexible plastics with good mechanical properties that are comparable to some polyolefin plastics. The processing conditions are shown to significantly affect the structure of the polymer which has a concomitant effect upon the mechanical and physical properties of the resulting plastic. Using a glycerol based modifier results in a totally sustainable and biodegradable material which can be injection moulded.
The observation of morphological details down to the nanometer range of the outer surface of micro-, submicro- and nanoparticles in a high-resolution scanning electron microscope (SEM) was extended with in-depth observation by enabling the transmission mode in the SEM, i.e. TSEM. The micro- and nanocapsules characterized in this study were fabricated as depots for protective agents to be embedded in innovative self-healing coatings. By combining the two imaging modes (upper and in-depth observation) complementing each other a better characterisation by a more comprehensive interpretation of the 'consistency' of the challenging specimens, e.g. including details 'hidden' beyond the surface or the real specimen shape at all, has been attained. Furthermore, the preparation of the quasi electron transparent samples onto thin supporting foils enables also elemental imaging by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) with high spatial resolution. Valuable information on the elemental distribution in individual micro-, submicro- and even nanocapsules completes the '3D' high resolution morphological characterization at the same multimodal SEM/TSEM/EDX system.
Ein Großteil der Schäden im Baubereich ist auf feuchteinduzierte Prozesse zurückzuführen. Der Erhaltungsaufwand allein im Hochbau wurde bereits vor einiger Zeit auf jährlich ca. 35 Mrd. Euro geschätzt.
Aus diesem Grund hat die Feuchtemessung in der Bauwerksdiagnose eine sehr hohe Bedeutung - und im Idealfall sollte sie natürlich alles können: schnell sein, wiederholbar und zerstörungsfrei anwendbar.
Zwar gibt es eine Vielzahl an verfügbaren Feuchtemesstechniken, oft fällt es Anwendern aber schwer, einzuschätzen welches die richtige Prüfmethode für ihr Problem ist. Genormt sind nur direkte und zerstörende Verfahren, die zwar teils hochgenau, aber doch nur stichprobenartig Aussagen liefern können.
Die anderen, zerstörungsfreien Methoden basieren auf der Änderung feuchteabhängiger physikalischer Materialeigenschaften. Ihre Grundlagen, sowie Vor- und Nachteile werden hier näher dargestellt.
The determination of the fatigue life in technical alloys containing large and small defects must rely on a propagation model which accounts for short and long crack growth. Recently an analytical model which incorporates propagation in the short crack regime and plastic correction for the crack driving force has been presented by two of the authors.
This work is intended to show further validation of the model, taking into account data sets for different materials with different testing conditions.
Despite the assumptions about missing parameters, the value of which had to be taken from the literature, the predictions showed a fairly good approximation of the fatigue lives. A possible interpretation of the results in terms of multiple crack initiation and propagation at higher loads is proposed.
This survey will discuss current and emerging isothermal and rapid polymerase chain reaction (PCR) based nucleic acid amplification methods for patient near diagnostics. To assess the clinical need of rapid diagnostics for infectious diseases based on nucleic acid tests (NATs) we performed and analysed a questionnaire among laboratories participating in corresponding INSTAND ring trials for external quality assurance. The questions concerning new amplification technologies like isothermal nucleic acid amplification, potentially suited to significantly decrease turnaround times, were complemented by questions to evaluate the present status of NATs. Besides end-users, companies were also addressed by sending out a manufacturer specific questionnaire. Analysis of the answers from 48 laboratories in 14 European countries revealed that a much shorter turnaround time is requested for selected pathogens compared to about 2 h or longer when applying temperature cycling amplification, i.e. PCR. In this context, most frequently mentioned were MRSA, norovirus, influenza A and B viruses, cytomegalovirus (CMV) as well as hepatitis B virus (HBV) and hepatitis C virus (HCV). At present, 8% of the laboratories having participated in this survey apply isothermal amplification of nucleic acid to identify infectious pathogens.
Über die Entwicklung von Anwendungsregeln für reaktive Brandschutzsysteme auf Stahlzuggliedern
(2014)
Der vorliegende Beitrag stellt den Entwicklungsstand von Anwendungsregeln für reaktive Brandschutzsysteme auf Stahlzuggliedern zusammenfassend dar. Dabei wird insbesondere auf die jüngsten Veränderungen in den normativen Grundlagen und bauaufsichtlichen Regelungen eingegangen und im Hinblick auf Sicherheitsaspekte bewertet.
Die Verringerung der Teilsicherheit für den Bauteilwiderstand nicht stabilitätsgefährdeter Bauteile im Regelwerk für die Kaltbemessung von Stahltragwerken ist hier als besonders kritisch anzusehen, da hierdurch ein systematisches Sicherheitsdefizit für den Brandfall verursacht wird.
Weiterhin werden neuste Forschungsergebnisse bei der Entwicklung von Bewertungsregeln von reaktiven Brandschutzsystemen auf Vollkreisprofilen unter Zugbeanspruchung vorgestellt und diskutiert. Die Untersuchungen behandeln die Fragestellung, inwieweit Prüfungen mit Zugbeanspruchungen an Kreisvollprofilen erforderlich sein werden.
Sollten CT Aufnahmen quantitativ und automatisch ausgewertet werden, ist die Qualität der Tomogramme ein wesentlicher Punkt. Außerdem steht bei Serienmessungen nur eine begrenzte Meßzeit für jede Probe. Es werden die verschiedenen Mikrofokusröhren in Bezug auf die Parameter Orts- und Dichteauflösung, sowie Meßzeit verglichen, CT Beispiele dazu gezeigt.
The synthesis of the polymorphic cocrystal caffeine:anthranilic acid was investigated to obtain a better understanding of the processes leading to the formation of different polymorphic forms. In the case of these cocrystal polymorphs synthesized by liquid-assisted grinding a distinct influence of the dipole moment of the solvent was found. A pre-coordination between the solvent molecules and the caffeine:anthranilic acid cocrystal could be identified in the formation of form II. In the case of form II the solvent can be regarded as a catalyst. The formation pathway of each polymorph was evaluated using synchrotron X-ray diffraction.
Fourier-Spektroskopische Untersuchungen von hochmolekularem Polyethylen (HMW-PE) und ultrahochmolekularem Polyethylen (UHMW-PE) im Mittleren - und Fernen Infrarotbereich können Veränderungen der molekularen Strukturen nachweisen, die durch Co60 γ-Strahlung und Rekristallisationsprozesse initiiert werden. UHMW-PE und HMW-PE sind im gewählten IR-Bereich unterscheidbar. Die integrale Absorption der B1u – Gitterschwingungen im Fernen Infrarotbereich (THz-Bereich) ermöglichen die quantitative Beschreibung des Kristallinitätsgrades und dessen Abbau. Die Bildung ungesättigter Vinylengruppen und der Abbau ungesättigter Methylengruppen können im Mittleren Infrarotbereich nachgewiesen werden.
Geführte Ultraschallwellen bieten eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten in der Zerstörungsfreien Prüfung, der Zustandsüberwachung sowie der Materialcharakterisierung. Insbesondere für Rohrleitungen und ausgedehnte Plattenstrukturen ist eine Vielzahl von auf geführten Wellen basierenden Verfahren in der Entwicklung und teilweise bereits im Einsatz. Aufgrund des komplexen Ausbreitungsverhaltens geführter Wellen werden numerische Verfahren (etwa die Finite Elemente Methode (FEM) oder die Randelementemethode (BEM)) zur Simulation der Wellenausbreitung sowie der Wechselwirkung mit Defekten in Wellenleitern angewendet. Diese Methoden sind für große Strukturen extrem rechenintensiv und umständlich in der Anwendung. Ein ungleich effizienteres Verfahren wurde kürzlich von den Autoren auf Grundlage der Scaled Boundary Finite Element Method entwickelt. Ein semi-analytischer Ansatz erlaubt die Modellierung beliebig ausgedehnter Strukturen bei extrem kurzen Rechenzeiten. Die Wechselwirkung geführter Wellen mit Rissen kann auf besonders elegante und exakte Weise beschrieben werden. Mit dieser Methode können die komplexen Vorgänge in Wellenleitern innerhalb weniger Sekunden modelliert werden.
Die durch Brechung an Mikrostrukturen abgelenkte Röntgenstrahlung wird direkt zweidimensional abgebildet. Dazu werden Modellproben einfacher Geometrie (Fasern, Kapillaren, monodisperse Nano- und Mikropartikel) mit einem auf 50 µm kollimierten Synchrotronstrahl (20 keV) gescannt. Die nach den Regeln der geometrischen Optik an prismatischen und linsenartigen Grenzflächen abgelenkte Strahlung wird in etwa 3 Metern Entfernung von einem Flächendetektor mit 7 µm Ortsauflösung zusätzlich zu der ungestörten Resttransmission des Primärstrahls registriert. In der Abfolge der Radiogramme werden die lokalen Orientierungsänderungen der Probekörper-Grenzflächen bei deren Abtastung mit wenigen Mikrometern Schrittweite bildhaft verfolgt. Mit der hier erreichten Winkelauflösung von etwa 3 Bogensekunden (Streuvektor-Inkremente Δk = 10-3nm-1) kann bei 50 µm Ortsauflösung das Materialvolumen bezüglich innerer Grenzflächen mit Nanometer-Separation auch bei hohen Abtastraten unterhalb einer Sekunde pro Bild charakterisiert werden.
Bikontinuierliche poröse Keramiken für Filteranwendungen weisen eine komplizierte Mikrostruktur auf, in der Poren und Festkörperphase 'vermischt' sind. Mechanische, thermische sowie Filtereigenschaften können nur präzise bestimmt werden, wenn die Morphologie beider Phasen quantitativ angegeben werden kann. Hier werden unter Anwendung von 3D Computertomographie (CT) und verschiedenen Techniken, die auf der Röntgenrefraktion basieren, die Porosität und die Porenorientierung in keramischen Cordierit-Dieselpartikelfiltern bewertet. Dabei werden zur Auswertung der Tomogramme die Fouriertransformierten sowie eine neu entwickelte richtungssensitive Bildanalyse (DIVA, directional interface variance analysis) angewandt. Sowohl die genannten Messtechniken als auch der statistische Ansatz gestatten die Extraktion optional ortsaufgelöster oder gemittelter Werte. Es ergeben sich sehr gute Übereinstimmungen der experimentell ermittelten Porositätswerte mit Ergebnissen aus Quecksilberintrusionsversuchen als auch der ermittelten Porenorientierung im Vergleich zu publizierten Angaben zur kristallographischen Textur. Dies legt den Schluss nahe, dass die Kenntnis der Grenzflächen (zwischen Poren und Materie) genügt, die morphologischen Eigenschaften solcher Materialien hinreichend zu beschreiben.
Wir stellen eine Prozedur vor, mit der typische 'Missing Wedge' (MW)-Artefakte in CT-Rekonstruktionen effektiv unterdrückt werden können. Dazu wird der iterative DIRECTT-Algorithmus (Direkte Iterative Rekonstruktion Computertomographischer Trajektorien) mit einigen Zyklen diskreter Rekonstruktion eingesetzt. Die Kernfunktionen des Algorithmus', die wiederholte Auswahl und Gewichtung von Elementen einer Zwischenkonstruktion, werden beibehalten. Abgesehen von Sonderfällen der Röntgen- und Neutronentomographie tritt die MW-Restriktion (neben einer Vielzahl anderer) in Standardkonfigurationen der Elektronentomographie auf. Um den MW-Effekt isoliert zu untersuchen und beurteilen zu können, werden hier vollständige experimentelle Datensätze einer bekannten Porenstruktur um einen Sektor beschnitten sowie MW-Rekonstruktionen von Porenmodellen erzeugt. Die Ergebnisse werden mit zurzeit verbreiteten Algorithmen (Gefilterte Rückprojektion (FBP) und ART-Varianten) verglichen. Die Bewertung im Fourierraum zeigt, dass DIRECTT die fehlende Information im MW erfolgreich ergänzt. Zur quantitativen Bewertung der lokalen Rekonstruktionsqualität werden Methoden der räumlichen Statistik eingesetzt.
The current furfural production yield is low due to the use of non-selective homogeneous catalysts and expensive separation. In this work, partially hydroxylated MgF2 catalysts, synthesized using different water contents, were screened during xylose dehydration in watertoluene at 160 °C. The different Lewis/Brønsted ratios on the MgF2 catalysts showed that under-coordinated Mg can isomerize xylose to xylulose, whilst the surface OH-groups were responsible for the dehydration reactions. The presence of glucose as a co-carbohydrate reduced the furfural selectivity from 86 to 81%, whilst it also led to high 5-hydroxymethylfurfural selectivity. The tests catalyzed by MgF2 in combination with simultaneous N2-stripping showed that a furfural selectivity of 87% could be achieved using low xylose loadings. Moreover, the catalysts regenerated by H2O2 showed high activity during the dehydration tests in watertoluene at 160 °C.
This paper presents a finite element model of an overhead transmission line using so called cable elements which allow reproducing the cable's nonlinear characteristics accurately employing only a few elements. Aerodynamic damping is considered in the equation of motion by taking into account the relative velocity between the flow of the wind and the moving structure. The wind flow itself is simulated by wave superposition making necessary assumptions on the lateral correlation between the wind velocities along the cable length. As result from the simulation, the following conclusions can be drawn. The first natural frequency of generally used wide spanning cables lies well below 1 Hz where also most of the energy content of the wind excitation is to be expected. Aerodynamic damping is significant for the moving cables holding very low structural damping which leads to a suppression of resonant amplification. This is particularly of interest regarding the support reaction which is dominated by the mean value and the so called background response. The latter is mostly influenced by the randomness of the wind flow, especially lateral to the main wind direction.
Genetic transformation of Knufia petricola A95 - a model organism for biofilm-material interactions
(2014)
We established a protoplast-based system to transfer DNA to Knufia petricola strain A95, a melanised rock-inhabiting microcolonial fungus that is also a component of a model sub-aerial biofilm (SAB) system. To test whether the desiccation resistant, highly melanised cell walls would hinder protoplast formation, we treated a melanin-minus mutant of A95 as well as the type-strain with a variety of cell-degrading enzymes. Of the different enzymes tested, lysing enzymes from Trichoderma harzianum were most effective in producing protoplasts. This mixture was equally effective on the melanin-minus mutant and the type-strain. Protoplasts produced using lysing enzymes were mixed with polyethyleneglycol (PEG) and plasmid pCB1004 which contains the hygromycin B (HmB) phosphotransferase (hph) gene under the control of the Aspergillus nidulans trpC. Integration and expression of hph into the A95 genome conferred hygromycin resistance upon the transformants. Two weeks after plating out on selective agar containing HmB, the protoplasts developed cell-walls and formed colonies. Transformation frequencies were in the range 36 to 87 transformants per 10 µg of vector DNA and 106 protoplasts. Stability of transformation was confirmed by sub-culturing the putative transformants on selective agar containing HmB as well as by PCR-detection of the hph gene in the colonies. The hph gene was stably integrated as shown by five subsequent passages with and without selection pressure.
On the role of fluoro-substituted nucleosides in DNA radiosensitization for tumor radiation therapy
(2014)
Gemcitabine (2',2'-difluorocytidine) is a well-known radiosensitizer routinely applied in concomitant chemoradiotherapy. During irradiation of biological media with high-energy radiation secondary low-energy (<10 eV) electrons are produced that can directly induce chemical bond breakage in DNA by dissociative electron attachment (DEA). Here, we investigate and compare DEA to the three molecules 2'-deoxycytidine, 2'-deoxy-5-fluorocytidine, and gemcitabine. Fluorination at specific molecular sites, i.e., nucleobase or sugar moiety, is found to control electron attachment and subsequent dissociation pathways. The presence of two fluorine atoms at the sugar ring results in more efficient electron attachment to the sugar moiety and subsequent bond cleavage. For the formation of the dehydrogenated nucleobase anion, we obtain an enhancement factor of 2.8 upon fluorination of the sugar, whereas the enhancement factor is 5.5 when the nucleobase is fluorinated. The observed fragmentation reactions suggest enhanced DNA strand breakage induced by secondary electrons when gemcitabine is incorporated into DNA.
Recently, C K-edge Near Edge X-ray Absorption Fine Structure (NEXAFS) spectra of graphite (HOPG) surfaces have been measured for the pristine material, and for HOPG treated with either bromine or krypton plasmas (Lippitz et al., Surf. Sci., 2013, 611, L1). Changes of the NEXAFS spectra characteristic for physical (krypton) and/or chemical/physical modifications of the surface (bromine) upon plasma treatment were observed. Their molecular origin, however, remained elusive. In this work we study by density functional theory, the effects of selected point and line defects as well as chemical modifications on NEXAFS carbon K-edge spectra of single graphene layers. For Br-treated surfaces, also Br 3d X-ray Photoelectron Spectra (XPS) are simulated by a cluster approach, to identify possible chemical modifications. We observe that some of the defects related to plasma treatment lead to characteristic changes of NEXAFS spectra, similar to those in experiment. Theory provides possible microscopic origins for these changes.
A micromechanical model of creep induced grain boundary damage is proposed, which allows for the simulation of creep damage in a polycrystal with the finite element method. Grain boundary cavitation and sliding are considered via a micromechanically motivated cohesive zone model, while the grains creep following the slip system theory. The model has been calibrated with creep test data from pure Cu single crystals and a coarse-grained polycrystalline Cu-Sb alloy. The test data includes porosity measurements and estimates of grain boundary sliding. Finally, the model has been applied to Voronoi models of polycrystalline structures. In particular the influence of grain boundary sliding on the overall creep rate is demonstrated.
Der Large Hadron Collider (LHC) des europäischen Kernforschungszentrums CERN ist einer der weltweit größten und leistungsfähigsten Teilchenbeschleuniger. Um den Teilchenstrahl auf seiner Kreisbahn zu halten, werden mit Hilfe supraleitender Spulen sehr starke Magnetfelder erzeugt. Die hierzu benötigten hohen Ströme werden über Verbunddrähte aus Niob-Titan und Kupfer geleitet.
Die Drähte werden u.a. durch Ultraschallschweißungen miteinander verbunden. Eine mangelhafte Verbindung kann zur Erwärmung der Kontaktstelle und in Folge davon zum Zusammenbruch der Supraleitung führen. Auf Anfrage des CERN wurden an der BAM Untersuchungen zur Prüfbarkeit solcher Verbindungen bei Umgebungstemperatur durchgeführt. Es gelang, für einen Verbindungstypen einen Wirbelstromsensor für eine manuelle Prüfung zu entwickeln. Ein Prototyp des Sensors befindet sich beim CERN in der praktischen Erprobung. Das Sensorprinzip sowie Prüfergebnisse aus Labor und Praxis werden vorgestellt.