Wissenschaftliche Artikel der BAM
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Organisationseinheit der BAM
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (448)
- 6 Materialchemie (442)
- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (362)
- 7 Bauwerkssicherheit (228)
- 5 Werkstofftechnik (218)
- 9 Komponentensicherheit (215)
- 4 Material und Umwelt (197)
- 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 (64)
- 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 (30)
- 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)
- 7.6 Korrosion und Korrosionsschutz (26)
- 2.1 Sicherheit von Energieträgern (25)
- 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)
Online-Strukturüberwachungssysteme sind eine Möglichkeit, den Anforderungen hinsichtlich Leichtbau und Zuverlässigkeit gleichzeitig gerecht zu werden. Die Integration solcher Systeme liefert aktuelle Informationen über die Integrität der sicherheitsrelevanten Struktur, wodurch sich Aussagen über notwendige Instandhaltungsarbeiten und möglicherweise über die zu erwartende Restlebensdauer ableiten lassen. Der zielgerichtete Einsatz der Überwachungssysteme ermöglicht es somit, die benötigten Sicherheitsfaktoren bei der Auslegung der Bauteile zu reduzieren und Wartungsintervalle zu verlängern. Dadurch können Kosten gesenkt werden, ohne die Zuverlässigkeit zu verringern. Im Rahmen einer Studie zur Machbarkeit eines Online-Überwachungssystems für Eisenbahn-Radsatzwellen wurde der Einsatz geführter Ultraschallwellen, die von Sensoren an einer Stirnseite der Wellen angeregt werden, demonstriert. Aufgrund der Bauteilgeometrie und der dispersiven, multimodalen Wellenausbreitung stellt die Interpretation der Echosignale eine wesentliche Herausforderung dar. Basierend auf dem a-priori-Wissen über die Wellenausbreitung wurden in der Studie klassifizierende Auswertealgorithmen entwickelt und erfolgreich an maßstabsgetreuen Labormodellen getestet.
Durch den Einsatz von faserverstärkten Kunststoffen und Multi-Material-Konstruktionen zur Gewichtsreduzierung erlangen Klebeverbindungen immer stärkere Bedeutung. Die Prüfung dieser Fügeverbindungen stellt neue Anforderungen an die zerstörungsfreie Prüfung. Hinzu kommt, dass die Zugänglichkeit häufig eingeschränkt und die Verwendung flüssiger Koppelmittel aufgrund konstruktiver oder fertigungstechnischer Gegebenheiten ausgeschlossen ist. Unter Berücksichtigung dieser Beschränkungen wurde ein Prüfverfahren entwickelt, das eine luftgekoppelte Anregung geführter Ultraschallwellen mit einer laserbasierten Detektion kombiniert. Nachdem das Prüfverfahren zunächst mit einer einfachen Signalauswertung im Zeitbereich getestet wurde, konnte in nachfolgenden Untersuchungen die örtliche Auflösung durch die Implementierung von Filteralgorithmen im Frequenz-Wellenzahl-Bereich und zusätzlich durch direktionale Filter erhöht werden. Das resultierende bildgebende Prüfverfahren wurde an realitätsnahen Klebeproben mit künstlichen Fehlern getestet. Die Zuverlässigkeit und Ortsauflösung des Verfahrens wurde im Vergleich mit herkömmlichen Prüfverfahren validiert. Mithilfe des Verfahrens können Poren, Einschlüsse und Bereiche mit ungenügender Verklebung detektiert werden.
Synthesis, structure determination, and formation of a theobromine: oxalic acid 2:1 cocrystal
(2015)
The structure and the formation pathway of a new theobromine : oxalic acid (2 : 1) cocrystal are presented. The cocrystal was synthesised mechanochemically and its structure was solved based on the powder X-ray data. The mechanochemical synthesis of this model compound was studied in situ using synchrotron XRD. Based on the XRD data details of the formation mechanism were obtained. The formation can be described as a self-accelerated ('liquid like') process from a highly activated species.
In carrier gas hot extraction the calibration of low amounts of non-metals with masses of a few micrograms with small uncertainty remains a challenge. To achieve high flexibility a high precision gas mixture pump was combined with an automated syringe drive. The gas mixing pump allows filling the syringe with different gas compositions; the automated syringe drive allows matching to modulate the signal profiles to those of real samples. The system was designed and its experimental potential explored. The resulting calibration curves were comparable to those obtained by calibration using solid materials of sufficient purity and stoichiometry. However smaller uncertainties and lower limits of quantification (i.e. 0.5 µg and 0.6 µg for O and N, respectively) were found using the gas calibration device.
Für den stetigen Einsatz und die erhöhten Anforderungen bei der mechanisierten Prüfung sowie in der Handprüfung ist notwendig, einen möglichst genauen Eindruck bzgl. Funktionsweise und Zuverlässigkeit der eingesetzten Prüfmittel zu besitzen. Prüfköpfe weisen, wie jedes andere technische Erzeugnis gewisse Toleranzen hinsichtlich Fertigungs- und Alterungsprozessen auf, welche sich speziell bei Winkelprüfköpfen durch eine Verschiebung des Nominalwinkels äußern können. Die Definition der Parameter von Prüfköpfen und entsprechende Methoden zu deren Überprüfung sind in der DIN EN 12668-2 geregelt.
Von der BAM werden für diese Aufgaben Richtcharakteristikmessplätze eingesetzt. Um auf die gestiegenen Anforderungen hochauflösender Prüfungen zu reagieren wurde der Richtcharakteristikmessplatz modernisiert. Dabei wurde für die teil-automatisierte Untersuchung der akustischen Parameter (z.B. Einschallwinkel) unter Verwendung digitaler Messdatenverarbeitung - ein neuer Messplatz für die Überprüfung sowie Untersuchung von Prüfkopftoleranzen und Alterungsprozessen realisiert. Der Messplatz verfügt über eine hochauflösende Messdatenerfassung sowie einer automatisierten Protokollierung der erhobenen Messdaten.
Für eine hochauflösende Untersuchung von sicherheitsrelevanten Bauteilen innerhalb der Tauchtechnik haben fokussierende Prüfköpfe eine hohe Verbreitung erlangt. Für den Einsatz moderner und komplexer Rekonstruktionsverfahren bildet jedoch die Kenntnis über Schallfeldgeometrie, insbesondere die Lage und Ausdehnung der Fokusbereichs und die Empfindlichkeit des verwendeten Prüfkopfs in Abhängigkeit zum Schallweg, eine entscheidende Rolle für die Datenrekonstruktion und die abschließende Bauteildiagnose.
Für die automatisierte Bestimmung der wichtigsten Kenngrößen (bspw. Lage und Länge des Fokuspunkts bzw. Fokusschlauchs, sowie des Schallbündel-durchmessers) wurde die Schalldruckverteilung mechanisiert, vierdimensional (x,y,z,t) vermessen und unter Einsatz der digitalen Signal- und Bildverarbeitung, ein vollautomatisches Analysewerkzeug erarbeitet. Weiterhin konnte anhand des Messdatensatzes und unter Einsatz von dreidimensionalen Rekonstruktions- und Visualisierungstechniken das Schallfeld bzw. die Schalldruckverteilung dreidimensional abgebildet werden und für etwaige Nachuntersuchungen von Simulationsergebnissen oder allein zur Visualisierung eingesetzt werden.
Temperature-memory polymers are able to generate a substantial mechanical response when heated above the temperature, at which a preceding deformation was carried out. Here we show how to design the temperature-memory effect (TME) by thermomechanical treatment. As a model polymer, phase segregated poly(ester urethane) (PEU) containing crystallizable segments of poly(1,4-butylene adipate) (PBA) was used. For programming, strain elongation was applied at temperatures within the PBA melting transition area, before temperature holding, unloading and cooling were carried out. Upon heating under stress-free or constant strain recovery conditions, precisely set temperature-memory onsets could be witnessed. Most importantly, strain fixities and recoverabilities the same as maximum recovery stresses turned out to be controllable by strain rate and temperature holding time after deformation, while transition temperatures remained largely unaffected. The tailoring of thermoresponsiveness was structurally enabled by different PBA crystallinities in the programmed state as verified by wide-angle X-ray scattering (WAXS). The reported studies intend to design TMEs in semicrystalline polyurethanes according to user-defined needs to make this technology broadly applicable.
Für die Durchführung einer Dichtheitsprüfung und für die Bewertung des Ergebnisses ist es wichtig, den sich unter Betriebsbedingungen im Prüfobjekt einstellenden Überdruck zu kennen. Entspricht der Prüfüberdruck nicht dem Betriebsüberdruck, so ist es oft erforderlich, die unter Prüfbedingungen gemessenen Leckageraten auf den realen Betriebsüberdruck umzurechnen. Im Bereich der Gefahrgutverpackungen ist jedoch der spätere maximale Betriebsüberdruck nicht genau bekannt. Er hängt für jede einzelne Verpackungsbauart von dem eingefüllten Füllmedium mit seinen spezifischen Stoffeigenschaften, dem Füllgrad sowie den Beförderungsbedingungen, insbesondere der mittleren Transporttemperatur, ab. Es werden Berechnungsansätze vorgestellt, mit denen sich der Überdruck in Gefahrgutverpackungen unter Beförderungsbedingungen rechnerisch ermitteln lässt. Die theoretisch berechneten Überdrücke werden mit Überdruck-Messwerten verglichen, die mit verschiedenen Füllmedien in unterschiedlichen Verpackungsbauarten ermittelt wurden.
We present a systematic study on the effect of surface ligands on the luminescence properties and colloidal stability of β-NaYF4:Yb3+,Er3+ upconversion nanoparticles (UCNPs), comparing nine different surface coatings to render these UCNPs water-dispersible and bioconjugatable. A prerequisite for this study was a large-scale synthetic method that yields ~2 g per batch of monodisperse oleate-capped UCNPs providing identical core particles. These ~23 nm sized UCNPs display an upconversion quantum yield of ~0.35% when dispersed in cyclohexane and excited with a power density of 150 W cm-2, underlining their high quality. A comparison of the colloidal stability and luminescence properties of these UCNPs, subsequently surface modified with ligand exchange or encapsulation protocols, revealed that the ratio of the green (545 nm) and red (658 nm) emission bands determined at a constant excitation power density clearly depends on the surface chemistry. Modifications relying on the deposition of additional (amphiphilic) layer coatings, where the initial oleate coating is retained, show reduced non-radiative quenching by water as compared to UCNPs that are rendered water-dispersible via ligand exchange. Moreover, we could demonstrate that the brightness of the upconversion luminescence of the UCNPs is strongly affected by the type of surface modification, i.e., ligand exchange or encapsulation, yet hardly by the chemical nature of the ligand.
Solgel prepared ternary FeF3–MgF2 materials have become promising heterogeneous catalysts due to their porosity and surface Lewis/Brønsted acidity (bi-acidity). Despite the good catalytic performance, nanoscopic characterisations of this type of material are still missing and the key factors controlling the surface properties have not yet been identified, impeding both a better understanding and further development of ternary fluoride catalysts. In this study, we characterised the interaction between the bi-acidic component (FeF3) and the matrix (MgF2) on the nano-scale. For the first time, the formation pathway of FeF3–MgF2 was profiled and the template effect of MgF2 during the synthesis process was discovered. Based on these new insights two novel materials, FeF3–CaF2 and FeF3–SrF2, were established, revealing that with decreasing the atomic numbers (from Sr to Mg), the ternary fluorides exhibited increasing surface acidity and surface area but decreasing pore size. These systematic changes gave rise to a panel of catalysts with tuneable surface and bulk properties either by changing the matrix alkaline earth metal fluoride or by adjusting their ratios to Fe or both. The template effect of the alkaline earth metal fluoride matrix was identified as the most probable key factor determining the surface properties and further influencing the catalytic performance in ternary fluoride based catalysts, and paves the way to targeted design of next-generation catalysts with tunable properties.
Polyglycerol (PG) coated polypropylene (PP) films were synthesized in a two-step approach that involved plasma bromination and subsequently grafting hyperbranched polyglycerols with very few amino functionalities. The influence of different molecular weights and density of reactive linkers were investigated for the grafted PGs. Longer bromination times and higher amounts of linkers on the surface afforded long-term stability. The protein adsorption and bacteria attachment of the PP-PG films were studied. Their extremely low amine content proved to be beneficial for preventing bacteria attachment.
In order to assess the anisotropy-related uncertainties of relatively determined photoluminescence quantum yields (ΦPL) of molecular emitters and luminescent nanomaterials, we compared ΦPL values measured without and with polarizers using magic angle conditions and studied systematically the dependence of the detected emission intensity on the polarizer settings for samples of varying anisotropy. This includes a dispersion of a spherical quantum dot (QD) with an ideally isotropic emission, a solution of a common small organic dye in a fluid solvent as well as dispersions of elongated quantum dot rods (QDR) with an anisotropic luminescence and a small organic dye in a rigid polymeric matrix, as ideally anisotropic emitter. Our results show that for instruments lacking polarizers, anisotropy-related measurement uncertainties of relative photoluminescence quantum yields can amount to more than 40%, with the size of these systematic errors depending on the difference in emission anisotropy between the sample and the standard.
In- and quasielastic neutron scattering is employed to investigate both the vibrational density of states and the molecular dynamics of two homologous discotic liquid crystals (DLC) with different length of the alkyl side chain based on a triphenylene derivate. For both compounds characteristic low frequency excess contributions to the vibrational density of states are found. Therefore it is concluded that these liquid crystals show a glass-like behaviour. Elastic scans further show that in these materials a rich molecular dynamics takes place.
This paper reflects recent progress in the field of fluorescent polymer optical fiber sensors (F-POF) for partial discharge (PD) detection in high voltage (HV) cable accessories using optical-only PD detection by coincidence single photon counting. In experiments with artificial PD sources these sensors show the ability to detect optical emissions from picocoulomb-level PDs in a real-scale model of a translucent high voltage cable accessory. False positives (caused by detector noise) are efficiently suppressedwhile maintaining sufficient sensitivity,even when the sensor is located in an unfavorable position.
This report is the result of a comprehensive study on the available CMs which come potentially in question for the reliable analysis of the number based size distribution of a nanomaterial according to the EC recommendation for a definition of nanomaterial. Based on the performance criteria already established in NanoDefine the potential CMs are evaluated according to studies available in the literature as well as following the expertise of the NanoDefine consortium partners. The specific advantages and disadvantages of each method with respect to its applicability to the scope of NanoDefine are particularly highlighted. An CM evaluation table is produced so that the mostly suited CMs with respect to the EC definition can be grouped and recommended to the corresponding NanoDefine work packages for further specific development (improvement and adaption), or for direct validation and standardisation, respectively. The actual evaluation report including the recommended CMs will be revised and, if necessary, eventually updated at the mid time of the project. The update will be jointly discussed in the NanoDefine consortium on the basis of the results of testing the methods on the NanoDefine real world materials.
Pigments and dyes
(2015)
The present volume is the main achievement of the Research Networking Programme ‘Comparative Oriental Manuscript Studies’, funded by the European Science Foundation in the years 2009–2014. It is the first attempt to introduce a wide audience to the entirety of the manuscript cultures of the Mediterranean East.
The chapters reflect the state of the art in such fields as codicology, palaeography, textual criticism and text editing, cataloguing, and manuscript conservation as applied to a wide array of language traditions including Arabic, Armenian, Avestan, Caucasian Albanian, Christian Palestinian Aramaic, Coptic, Ethiopic, Georgian, Greek, Hebrew, Persian, Slavonic, Syriac, and Turkish.
Seventy-seven scholars from twenty-one countries joined their efforts to produce the handbook. The resulting reference work can be recommended both to scholars and students of classical and oriental studies and to all those involved in manuscript research, digital humanities, and preservation of cultural heritage.
The volume includes maps, illustrations, indexes, and an extensive bibliography.
Dietary supplements high in isolated isoflavones are commercially available for human consumption primarily to alleviate menopausal symptoms in women. The isoflavone composition, quantity and importantly their estrogenic potency are poorly standardised and can vary considerably between different products. The aim of this study was to analyse the isoflavone composition of 11 dietary supplements based on soy or red clover using the HPLC/MS/MS technique. Furthermore, we investigated the transactivational potential of the supplements on the estrogen receptors (ER), ERα and ERβ, performing luciferase reporter gene assays. As expected, we found that the isoflavone composition varies between different products. The measured total isoflavone contents in various supplements were mostly comparable to those claimed by the manufacturers in their product information. However expressing the isoflavone content as isoflavone aglycone equivalents, soy-based supplements had a clearly lower quantity compared to the manufacturer information. All supplements transactivated more or less ERα and ERβ with a preference for ERβ. The transactivational efficiency exceeded partly the maximal 17β-estradiol induced ER activation. While the different soy-based supplements revealed similar transactivation potential to both ERs, red clover-based supplements differed considerably. We conclude that different commercial dietary supplements based on soy or red clover vary in their isoflavone composition and quantity. They are estrogenically active, although especially the red clover-based supplements show considerable differences in their estrogenic potential to ERα and ERβ. Thus, different isoflavone-rich products cannot be necessarily compared regarding possible biological effects.
Introducing fluorine into molecules has a wide range of effects on their physicochemical properties, often desirable but in most cases unpredictable. The fluorine atom imparts the C–F bond with low polarizability and high polarity, and significantly affects the behavior of neighboring functional groups, in a covalent or noncovalent manner. Here, we report that fluorine, present in the form of a single fluoroalkyl amino acid side chain in the P1 position of the well-characterized serine-protease inhibitor BPTI, can fully restore inhibitor activity to a mutant that contains the corresponding hydrocarbon side chain at the same site. High resolution crystal structures were obtained for four BPTI variants in complex with bovine b-trypsin, revealing changes in the stoichiometry and dynamics of water molecules in the S1 subsite. These results demonstrate that the introduction of fluorine into a protein environment can result in “chemical complementation” that has a significantly favorable impact on protein–protein interactions.
The adsorption of porphyrin derivatives on a Au(111) surface was studied by scanning tunneling microscopy and spectroscopy at low temperatures in combination with density functional theory calculations. Different molecular appearances were found and could be assigned to the presence of single gold adatoms bonded by a coordination bond underneath the molecular monolayer, causing a characteristic change of the electronic structure of the molecules. Moreover, this interpretation could be confirmed by manipulation experiments of individual molecules on and off a single gold atom. This study provides a detailed understanding of the role of metal adatoms in surface–molecule bonding and anchoring and of the appearance of single molecules, and it should prove relevant for the imaging of related molecule–metal systems.
The Institute for Reference Materials and Measurements (IRMM) of the Joint Research Centre (JRC), a Directorate General of the European Commission, operates the International Measurement Evaluation Program (IMEP). IMEP organises inter-laboratory comparisons in support of European Union policies. This paper presents the results of two proficiency tests (PTs): IMEP-116 and IMEP-39, organised for the determination of total Cd, Pb, As, Hg and inorganic As (iAs) in mushrooms. Participation in IMEP-116 was restricted to National Reference Laboratories (NRLs) officially appointed by national authorities in European Union member states. IMEP-39 was open to all other laboratories wishing to participate. Thirty-seven participants from 25 countries reported results in IMEP-116, and 62 laboratories from 36 countries reported for the IMEP-39 study. Both PTs were organised in support to Regulation (EC) No. 1881/2006, which sets the maximum levels for certain contaminants in food. The test item used in both PTs was a blend of mushrooms of the variety shiitake (Lentinula edodes). Five laboratories, with demonstrated measurement capability in the field, provided results to establish the assigned values (Xref). The standard uncertainties associated to the assigned values (uref) were calculated by combining the uncertainty of the characterisation (uchar) with a contribution for homogeneity (ubb) and for stability (ust), whilst uchar was calculated following ISO 13528. Laboratory results were rated with z- and zeta (ζ)-scores in accordance with ISO 13528. The standard deviation for proficiency assessment, σp, ranged from 10% to 20% depending on the analyte. The percentage of satisfactory z-scores ranged from 81% (iAs) to 97% (total Cd) in IMEP-116 and from 64% (iAs) to 84% (total Hg) in IMEP-39.