Wissenschaftliche Artikel der BAM
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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 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.
Ergopeptides, like ergocornine and a-ergocryptine, exist in an S- and in an R-configuration. Kinetic experiments imply that certain configurations are preferred depending on the solvent. The experimental methods are explained in this article. Furthermore, computational methods are used to understand this configurational preference. Standard quantum chemical methods can predict the favored configurations by using minimum energy calculations on the potential energy landscape. However, the explicit role of the solvent is not revealed by this type of methods. In order to better understand its influence, classical mechanical molecular simulations are applied. It appears from our research that 'folding' the ergopeptide molecules into an intermediate state (between the S- and the R-configuration) is mechanically hindered for the preferred configurations.
The objective of this study was to investigate the influence of externally applied magnetic fields on the weld quality in laser beam welding. The optimization of the process parameters was performed using the results of computer simulations. Welding tests were performed with up to 20 kW laser beam power. It was shown that the AC magnet with 3 kW power supply allows for a prevention of the gravity drop-out for full penetration welding of 20 mm thick stainless steel plates. For partial penetration welding it was shown that an0.5 T DC magnetic field is enough for a suppression of convective flows in the weld pool. Partial penetration welding tests with 4 kW beam power showed that the application of AC magnetic fields can reduce weld porosity by a factor of 10 compared to the reference joints. The weld surface roughness was improved by 50%.
DNA origami nanostructures allow for the arrangement of different functionalities such as proteins, specific DNA structures, nanoparticles, and various chemical modifications with unprecedented precision. The arranged functional entities can be visualized by atomic force microscopy (AFM) which enables the study of molecular processes at a single-molecular level. Examples comprise the investigation of chemical reactions, electron-induced bond breaking, enzymatic binding and cleavage events, and conformational transitions in DNA. In this paper, we provide an overview of the advances achieved in the field of single-molecule investigations by applying atomic force microscopy to functionalized DNA origami substrates.
The mechanochemical synthesis of two model compounds, a metal organic framework ([Bi(1,4-bdc)2]*(Im) (bdc = benzene dicarboxylate, Im = imidazole cation)) and a cocrystal (Carbamazepine:Indometacin 1:1) were followed ex situ by combined analytical methods. Powder X-ray diffraction (XRD) and Raman spectroscopy data were evaluated for the synthesis of the metal organic framework. XRD measurements and REM images were analysed for the synthesis of the cocrystal. The measurements revealed that both model compounds were synthesised within minutes. The metal organic framework [Bi(1,4-bdc)2]*(Im) is synthesised via an intermediate structure. The cocrystal Carbamazepine:Indometacin 1:1 is formed within few seconds and afterwards the crystallite size decreases extremely.
Two metal organic structures composed of the ligands benzene-1,4-dicarboxylate and pyridine-
2,5-dicarboxylate and bismuth cations are presented: (H2Im)[Bi(1,4-bdc)2] (1) and
[Bi(pydc)(NO3)2(H2O)2]*H2O (2) (bdc = benzenedicarboxylate, H2Im = imidazole cation, pydc
= pyridinedicarboxylate). Both compounds were synthesised via grinding and the crystal
structure of compound (2) was solved based on its powder diffraction pattern. Compound 1
crystallises isostructurally to the dimethyl ammonium containing compound (dma)[(Bi(1,4-
bdc)2]. Raman spectroscopy and Extended X-ray absorption fine structure (EXAFS)
measurements provided additional information about the two mechanochemically
synthesised metal organic compounds.
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.
Klebverbindungen im modernen Hochbau können helfen, innovative ästhetische Bedürfnisse im Fassadenbau umzusetzen, technologische Verbesserungen zu erreichen, aber auch die Wechselwirkung von Gebäuden mit der Umwelt unter energetischen Aspekten zu optimieren. Aufgrund der hohen sicherheitstechnischen Bedeutung gibt es hohe Anforderungen an die Leistungsfähigkeit, Dauerhaftigkeit und die Gütesicherheit.
Mit einer zerstörungsfreien praxistauglichen Prüftechnik, die eine sichere Überprüfung der Integrität von Glas-Metall Klebverbindungen im Ingenieurhochbau gewährleistet, kann sowohl ein wichtiger Beitrag zur Qualitätssicherung bei der Herstellung von Fassadenelementen aber auch bei der späteren Bauwerksüberwachung im Verlauf der Nutzungsdauer geleistet werden. Für eine Beurteilung der Qualität der Verbundfuge (z.B. bezgl. Standsicherheit) sind dabei Aussagen zur Homogenität der Verbundfuge, zum adhäsiven und kohäsiven Verbundverhalten gefordert. Hierzu besteht aktuell insbesondere Bedarf an zerstörungsfreien praxisgerechten, hoch ortsauflösenden und möglichst bildgebenden Untersuchungsverfahren.
Es wird mit einem Matrixarray und mit konventionellen Winkelprüfköpfen eine Prüftechnik vorgestellt, mit der die Wechselwirkung zwischen Ultraschallwelle und Fehlstelle in der Klebefuge untersucht wird. Hierbei ist das erste Untersuchungsziel, mit einer angepassten Ultraschall-Prüftechnik mögliche Inhomogenitäten oder Schädigungsstellen in der geklebten Glas-Metall Verbindung zu detektieren.
Über diese qualitativen Aussagen hinaus werden weiterführende Informationen über die flächenhafte Ausdehnung und den Ort einer mangelnden Klebung ermittelt. Dazu werden die Messwerte zusammen mit den Positionen des Ultraschallprüfkopfs aufgezeichnet. Mit Hilfe einer bildhaften Auswertung der gemessenen Ultraschallechos in Abhängigkeit vom Prüfkopfort werden die Möglichkeiten einer detaillierten Integritätsanalyse der Glas-Metall Klebschicht dargestellt. In diesem Beitrag werden experimentelle Prüfergebnisse vorgestellt, die im Sinne einer Verfahrensvalidierung an einem speziellen Beispielprobekörper zur Nachstellung einer SSG-Verglasung (ermittelt wurden und die Detektion fehlerhafter Klebestellen in einer Glas-Metall-Klebverbindung zum Ziel haben.
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.