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AbstractRecent studies have hypothesized that the reinforcing effects of boehmite nanoparticles (BNPs) in polymer nanocomposites (PNCs) are partly related to the particles themselves and partly to the water released from the BNP during curing. In this work, PNCs made from dried BNP (dBNP) with concentrations up to 15 wt% are investigated to differentiate particle and water related effects. The observed trend of the storage modulus in dynamic mechanical thermal analysis measurements was found to be independent of the drying procedure. Stiffness maps from intermodulation atomic force microscopy showed that dBNP leads to a stiffening of the interphase surrounding the particles compared with the unaffected epoxy matrix, while a softer interphase was reported for PNCs with as received BNP. A slight decrease in the glass transition temperature was observed by broadband dielectric spectroscopy related to a lowered crosslink density due to the particles. A significantly higher decrease was reported for PNCs with BNP, attributed to water influencing the curing process. In conclusion, the stiffening of PNC with BNP is related to the particles themselves, while the release of water causes the formation of a soft interphase in the vicinity of the particles and a significant decrease in crosslink density.
Cryomyces antarcticus, a melanized cryptoendolithic fungus endemic to Antarctica, can tolerate environmental conditions as severe as those in space. Particularly, its ability to withstand ionizing radiation has been attributed to the presence of thick and highly melanized cell walls, which—according to a previous investigation—may contain both 1,8‐dihydroxynaphthalene (DHN) and L‐3,4 dihydroxyphenylalanine (L‐DOPA) melanin. The genes putatively involved in the synthesis of DHN melanin were identified in the genome of C. antarcticus. Most important is capks1 encoding a non‐reducing polyketide synthase (PKS) and being the ortholog of the functionally characterized kppks1 from the rock‐inhabiting fungus Knufia petricola. The co‐expression of CaPKS1 or KpPKS1 with a 4′‐phosphopantetheinyl transferase in Saccharomyces cerevisiae resulted in the formation of a yellowish pigment, suggesting that CaPKS1 is the enzyme providing the precursor for DHN melanin. To dissect the composition and function of the melanin layer in the outer cell wall of C. antarcticus, non‐melanized mutants were generated by CRISPR/Cas9‐mediated genome editing. Notwithstanding its slow growth (up to months), three independent non‐melanized Δcapks1 mutants were obtained. The mutants exhibited growth similar to the wild type and a light pinkish pigmentation, which is presumably due to carotenoids. Interestingly, visible light had an adverse effect on growth of both melanized wild‐type and non‐melanized Δcapks1 strains. Further evidence that light can pass the melanized cell walls derives from a mutant expressing a H2B‐GFP fusion protein, which can be detected by fluorescence microscopy. In conclusion, the study reports on the first genetic manipulation of C. antarcticus, resulting in non‐melanized mutants and demonstrating that the melanin is rather of the DHN type. These mutants will allow to elucidate the relevance of melanization for surviving extreme conditions found in the natural habitat as well as in space.
The recommendation is based on the coauthors’ work organized by the RILEM TC 256-SPF ‘‘Spalling of concrete due to fire: testing and modelling’’. The Committee has defined two types of screening tests for characterization of concrete propensity to fire spalling: Material screening tests and Product screening tests. Definitions of both types of tests are given in the paper. The following recommendations apply to Material screening tests. The material screening tests described in these recommendations are a set of minimum requirements to test concrete spalling propensity (for example, the minimal specimen size). This document covers the aspects of concrete characterization, specimen geometries, storage conditions, test methods and measured parameters.
In this work, the thermoelectric material calcium cobaltite Ca3Co4O9 (CCO), a promising p-type conducting thermoelectric oxide with anisotropic properties, was processed by the powder aerosol deposition method (PAD) to form a dense ceramic CCO film with a thickness in the µm range. The prepared films were characterized regarding their microstructure and thermoelectric properties between room temperature and 900 °C. After heat treatment at 900 °C, the CCO PAD film in-plane shows excellent properties in terms of electrical conductivity (280 S/cm at 900 °C) and Seebeck coefficient (220 µV/K at 900 °C). The calculated power factor in-plane (ab) reaches with 1125 µW/(m K2) 40 % of the single crystal value, surpassing the known-properties of CCO bulk ceramics. Examination of the microstructure shows a strong fiber texture of the film as well as a strong coarsening of the grains during the first heat treatment up to 900 °C.
Development and fundamental understanding of precious-group-metal-free electrocatalysts is hampered by limitations in the quantification of the intrinsic activity of different catalytic sites and understanding the different reaction mechanisms. Comparing isomorphic nitrogen-doped carbons, Zn-N-Cs and Fe-N-Cs with the common tetrapyrrolic motif, a catalyst-independent outer-sphere rate-determining step in the alkaline oxygen reduction reaction is observed. Density functional theory (DFT) simulations on tetrapyrrolic model structures indicate the highest occupied molecular orbital (HOMO) level as a good descriptor for the catalytic activity. Contour plots suggest that the electron transfer occurs directly from the tetrapyrrolic coordination site, rather than from the metal center. Metal-free tetrapyrrolic N4 sites are discovered to be highly active oxygen reduction reaction (ORR) active sites in alkaline that reach turnover frequencies (TOF) of 0.33 and 1.84 s−1 at 0.80 and 0.75 VRHE in the order of magnitude of tetrapyrrolic Fe–N4 sites in the acidic ORR. While Zn-coordination lowers the HOMO level and therefore the catalytic activity, Fe-coordination lifts the HOMO level resulting in TOF values of 0.4 and 4 s−1 for tetrapyrrolic Fe–N4 sites at 0.90 and 0.85 VRHE, respectively. At higher mass activities, the peroxide reduction becomes rate-limiting, where highest peroxide production rates are observed for the nitrogen-doped carbon.
L-Lactide (LA) was polymerized with neat tin(II) 2-ethylhexanoate (SnOct2) in toluene at 115 °C at low concentration with variation of the LA/Cat ratio. Cyclic polylactides (cPLAs) with number average molecular weights (Mn) between 7 000 and 17 000 were obtained. MALDI-TOF mass spectrometry also revealed the formation of a few percent of linear chains. Crystalline cPLAs with Mn around 9 000 and 14 000 were annealed at 140 °C in the presence of ScOct2 or dibutyl-2-stanna-1,3-dithiolane (DSTL). Simultaneously, crystallites of extended linear chains and crystallites of extended cycles were formed regardless of the catalyst, indicating that transesterification reaction proceeded different for linear chains and for cycles, governed by thermodynamic control. The formation of extended chain crystallites with low dispersity indicates the existence of symproportionation of short and long chains. A complementary experiment was carried out with a PLA ethyl ester composed mainly of linear chains with a small fraction of cycles
AbstractIm zweiten Teil dieses Beitrags werden die Grenzzustandsfunktionen für die Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit für Biegung mit Normalkraft, Querkraft mit Querkraftbewehrung und Torsion vorgestellt. Die Eingangsgrößen der mechanischen Widerstandsmodelle werden durch zahlreiche Abbildungen illustriert. Auf Grundlage der probabilistischen Modelle aus dem ersten Teil dieses Aufsatzes und der mechanischen Modelle aus diesem zweiten Teil werden die probabilistischen Nachweise geführt. Die Ergebnisse aus der Zuverlässigkeitsanalyse werden mit den semiprobabilistischen Berechnungsergebnissen verglichen. Mittels Parameterstudien wird gezeigt, welche Eingangsgrößen im Standsicherheitsnachweis die größten Einflüsse auf die Bauwerkszuverlässigkeit haben. Die Messung dieser Parameter ist entsprechend besonders nützlich. Auf dieser Basis wird abschließend gezeigt, welche Chancen sich aus der Durchführung von zerstörungsfreien Bauwerksprüfungen für die Nachrechnung ergeben.
AbstractDer Erhalt der bestehenden Verkehrsinfrastruktur ist eine große Herausforderung, da die Bauwerke fortwährend altern, die Verkehrsbeanspruchung zunehmend steigt und deren umfassender Ersatz mit Blick auf begrenzte Budgets und Ressourcen nicht möglich ist. An Bestandsbauten können tatsächliche Materialkennwerte, Geometrien oder Einwirkungen objektspezifisch erfasst werden. Die Nachrechnung von Bestandsbrücken erfolgt in Deutschland gemäß Nachrechnungsrichtlinie nach Stufen 1 und 2 mit dem semiprobabilistischen Teilsicherheitskonzept. Nur im Ausnahmefall wird eine messbasierte Bewertung oder eine wissenschaftliche Betrachtung gemäß Stufen 3 und 4 durchgeführt. Die Einbeziehung zusätzlicher Informationen aus der Zustandserfassung bietet jedoch viele Vorteile für eine realitätsnahe Bewertung. In probabilistischen Berechnungsmethoden können solche Kenntnisse direkt in der Berechnung berücksichtigt werden. Ziel dieses zweiteiligen Beitrags ist die Vorstellung der Potenziale und Vorteile bei der direkten Berücksichtigung der Ergebnisse von zerstörungsfreien Prüfverfahren bei der Zustandsbewertung von Brückenbauwerken. Das Konzept wird an einer Spannbetonbrücke vorgestellt. Der erste Teil befasst sich mit den Möglichkeiten zur Überführung der Eingangswerte der üblichen semiprobabilistischen Berechnung in stochastische Modelle. Ausgehend von der semiprobabilistischen Nachrechnung nach derzeitigem Regelwerk wird die probabilistische Modellierung aller relevanten Basisvariablen für die Grenzzustände der Tragfähigkeit Biegung, Querkraft und Torsion ausgeführt.
Aschen und Schlacken aus der thermischen Abfallbehandlung stellen mit rund 25% Massenanteil die größte Reststofffraktion dar. In Deutschland fallen pro Jahr rund 6 Millionen Tonnen an. Während sich die Verwertung der metallischen Anteile problemlos gestaltet, werden an die mineralische Fraktion Anforderungen bezüglich der möglichen Freisetzung von Schwermetallen sowie Chlorid und Sulfat gestellt. In der Ersatzbaustoffverordnung sind für Aschen und Schlacken aus der Abfallverbrennung zwei Materialklassen mit unterschiedlich hohen Anforderungen an die Umweltverträglichkeit definiert. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurde untersucht, ob mit Abtrennung der Feinfraktion von 0–2mm die höhere Materialklasse HMVA-1 erreicht werden kann. Im Ergebnis wurde eine Verbesserung des Auslaugverhaltens erzielt, doch nicht in dem Maß, dass eine Qualität nach HMVA-1 erreicht wird. Rostaschen halten aber die Anforderungen zur Deponierung auf einer DK I-Deponie sowie die Anforderungen zur Verwertung gemäß HMVA-2 sicher ein.