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Die optische Glimmentladungsspektroskopie zählt zu den Oberflächenanalyseverfahren und ermöglicht die Untersuchung von leitfähigen, wie auch isolierenden Materialien. Sie erlaubt es, hochauflösende Tiefenprofile zu erstellen, welche Aufschluss über die Elementverteilung in Randschichtbereichen und in komplizierten Schichtsystemen geben. Trotz seiner schlechten lateralen Auflösung aufgrund größer Anodendurchmesser (2 - 8 mm) besitzt das Verfahren großes Potential beim Einsatz in der Charakterisierung und Entwicklung von Schichtmaterialien, z.B. in der Sensortechnologie. Im Rahmen dieser Masterarbeit wird eine Multielementemessmethode für isolierende Sensorschichten auf Silicium entwickelt. Die Problematik der Kalibrierprobenauswahl und der Methodenkalibrierung wird eingehend vorgestellt und beschrieben. Das Verfahren kommt herkömmlicher Weise bei der Analyse von ebenen Schichten zum Einsatz. Es wurden daher unterschiedliche Schichtmaterialien (TiO2, SnO2, In2O3, WO3) im Dickenbereich von 25 nm - 800 nm untersucht. Dadurch ist eine Beurteilung und Optimierung des Herstellungsprozesses dieser möglich. Das Verfahren liefert Aussagen, welche mit weiteren angewendeten Messverfahren (EDX, RFA, XRD) nicht möglich sind. Die Schichtstöchiometrie kann auch beim Einsatz von SiO2-Sperrschichten ermittelt und damit eine Prozesskontrolle realisiert werden. Weiterhin ist der Prozess der Kristallisation und Annahme der stöchiometrischen Zusammensetzung, beispielsweise bei der thermischen Nachbehandlung von WO3-Schichten bei 460˚C, beobachtbar. Schlussfolgerung dessen ist, dass die Prozessdauer schichtdickenabhängig anzupassen ist, um eine vollständige Umwandlung zu erzielen. Des Weiteren können, bei der Schichtherstellung mit Hilfe von Sputtertargets, Abweichungen von der Stöchiometrie durch Verlust von Sauerstoff während der Deposition auftreten und mit dem GD-OES-Verfahren nachgewiesen werden. Der weitreichende Einfluss von Adsorbaten auf die Analyse ist in den Tiefenprofilen erkennbar. Somit eröffnet sich hier eine neue Möglichkeit, den Anlagerungsprozess von Brandgasen an Sensorschichten zu bewerten und Optimierungen der Schichten vorzunehmen. Erstmalig wurde die Eignung der Tiefenprofilanalyse mittels GD-OES auch für strukturierte Substrate mit Beschichtung nachgewiesen. Es ist eine Bestimmung der Schichtstöchiometrie realisierbar. Der Abtragsprozess durch das Plasma wurde für Black Silicon sowie Schichten auf Black Silicon beschrieben. Der Einfluss der Abtragscharakteristik auf den Verlauf des Tiefenprofils geht daraus hervor. Aus den Untersuchungen ergeben sich neue, interessante Fragestellungen für die Anwendung des Verfahrens im Bereich strukturierter Oberflächen.

Um den Einfluss nanoskaliger Matrixadditive auf die mechanischen und thermischen Eigenschaften von Kompositmaterialien zu bestimmen, wird Epoxidharz mit Nanopartikeln versehen. Als Experimentierpartikel wird Böhmit (AlO(OH)) verwendet. Neben der unmodifizierten Form kommt auch eine essigsäuremodifizierte Form des Böhmits zum Einsatz. Der Partikeleinfluss auf die matrixdominierten Eigenschaften des Faserverbundkunststoffs (FVK) wird mit Hilfe von parametrischen Reihenuntersuchungen an faserverstärkten und nicht-faserverstärkten Kompositmaterialien verifiziert. Die Fertigung der verwendeten Probekörper wird ebenfalls in dieser Arbeit beschrieben. Zur Bestimmung und Bewertung ausgewählter mechanischer und thermischer Eigenschaften werden folgende Untersuchungen durchgeführt: - Zugversuch; - Drei-Punkt-Biegeprüfung; - Risszähigkeitsprüfung und Energiefreisetzungsrate; - Iosipescu-Schubversuch; - Differential Scanning Calorimetry (DSC); - Thermogravimetrische Analyse (TGA). Die Auswertung der Ergebnisse zeigt, dass es durch die Zugabe der Nanopartikel zu einer signifikanten Beeinflussung der mechanischen und thermischen Kennwerte kommt.

In dieser Arbeit werden in-Situ Versuche vorgestellt, in denen Betonproben kapillarer Feuchtigkeitsaufnahme ausgesetzt wurden, um diese mittels Computertomographie zu messen und bildgebend auszuwerten. Ziel der Untersuchungen sind es unter anderem, die Mengen an Wasser und deren Konzentrationsverteilung in den Proben mit Hilfe der Computertomographie zu erfassen und zu analysieren. Weiterhin sollte die Eignung der Computertomographie für derartige Messungen untersucht werden. Die Versuchsreihen führten zu der Erkenntnis, dass es möglich ist, mit der Mikro-CT die Wassersäule in den Betonproben darzustellen und einen Feuchtegradienten zu ermitteln. Die Ergebnisse zeigen unter anderem, dass eine Korrelation zwischen der Menge an kapillar gesaugten Wasser und der Anzahl der Risse in der Betonmatrix besteht. Ferner wurden Werte, die mittels NMR-Messungen aufgenommen wurden, zum Vergleich herangezogen. Der Vergleich ist aufgrund von zu stark voneinander abweichenden Bedingungen nur in geringem Umfang. Des Weiteren werden die Messreihen dazu genutzt, die Möglichkeit zu validieren, mit Langzeitmessungen Daten aufzunehmen, die mit einem Rissanalysetool untersucht werden sollen. Hierbei wurden jedoch statt der Risse in der Zementmatrix die Bereiche um die Körnung erfasst. Zum Abschluss werden Möglichkeiten zur Optimierung des Versuchsaufbaus und -vorgangs vorgestellt.

Die Ergebnisse dieser Arbeit stützen sich auf zwei untersuchte Schwerpunkte, dem Solid-state Dewetting dünner bimetallischer Gold-Nickel Schichten und daraus resultierende Nanopartikel. Hinsichtlich des Solid-state Dewetting wurde der Einfluss der chemischen Zusammensetzung für 34 at-%, 60 at-% und 82 at-% Nickel untersucht. Abhängig von der Schichtreihenfolge wirken die Doppelschichten unterschiedlich stark stabil, sodass die Anordnung Goldschicht auf Nickelschicht auf Siliziumoxid-Substrat dem Entnetzen einen höheren Widerstand entgegenbringt als es für den Fall einer Nickelschicht auf Goldschicht der Fall ist. Die Stöchiometrie spielt ebenso eine Rolle hinsichtlich des Solid-state Dewetting-Prozess. Dünne Schichten unter einer dicken Deckschicht wirken dem Entnetzen entgegen, während dicke Schichten aus Gold oder Nickel dünne Schichten destabilisieren. Mithilfe Cross Section REM-Aufnahmen konnten facettierte Randbereiche an den entnetzten Regionen beobachtet und anhand der Röntgenbeugungsversuche eine {1 1 1} -Textur nachgewiesen werden. Bezüglich der untersuchten Nanopartikel war nicht zwischen der Schichtreihenfolge zu unterscheiden. Für 82 at-% Nickel wurden goldreiche Ausscheidungen auf der facettierten Partikeloberfläche beobachtet. Den Partikeln konnte mithilfe der XRD eine {1 1 1} -Textur nachgewiesen werden. Die untersuchten Nanopartikel mit 60 at-% Nickel wiesen nickelreiche Facetten in Folge der Entmischung auf, welche in das Partikelvolumen hineinreichten. Mittels Röntgenbeugung und REM-Aufnahmen konnte diesen neben einer {1 1 1} auch eine {1 0 0} -Orientierung zugeordnet werden. Für 34 at-% Nickel wiesen die Nanopartikel keine Entmischung oder Facettierung auf, sondern zeigten im Querschnitt eine mesoskopische Struktur.

Die vorliegende Masterarbeit soll im Rahmen einer Machbarkeitsanalyse die Integrationsmöglichkeiten von metallischen Krafteinleitungselementen in hybride Sheet Moulding Compound- (SMC) - Strukturen für Luftfahrtanwendungen untersuchen. Auf die Darstellung der Grundlagen, welche im Schwerpunkt die Eigenschaften und die Herstellung von SMC-Strukturen sowie den Stand der Technik in Bezug auf Krafteinleitungselemente für Faserverbundstrukturen darstellen, folgt die Konzeption eines repräsentativen Versuchsträgers und dessen Fertigungsprozesses. Dafür werden verschiedene Sekundärstrukturen diverser Airbus-Modelle als Referenz für die Versuchsträgergeometrie betrachtet. Nach der methodischen Bewertung der möglichen Integrationsvarianten von Inserts in den Versuchsträger werden die experimentellen Untersuchungen und die im Rahmen der Arbeit entwickelten Prüfverfahren erläutert und die Ergebnisse hieraus präsentiert. Untersucht wurden neben verschiedenen Inserts auch Scheiben für Bolzenverbindungen sowie textile Endlosfaserverstärkungen. Außerdem wurde das SMC-Halbzeug variiert. Als Resultat lässt sich festhalten, dass bei den SMC-Halbzeugen vor allem der Anteil der anorganischen Füllstoffe sowie die Schrumpfung und thermische Dehnung die Verankerungsfestigkeit maßgeblich beeinflussen. Bei den Inserts können vor allem die Außenkontur und die Oberflächenvorbehandlung die Verankerungsfestigkeit erhöhen. Die experimentell validierte Machbarkeitsanalyse zum hybriden SMC-Prozess offenbart außerdem das Potenzial, die Fertigungszeit und die Herstellungskosten für Sekundärstrukturen gegenüber den heute eingesetzten Verfahren, je nach Bauteil, über 50% senken zu können und zudem die Funktionsintegration zu erhöhen. Mit einem weiteren Versuchsträger in Form eines Bauteils und weiteren Tests ist die Zulassung des hybriden SMC-Prozesses als Fertigungsverfahren für Sekundärstrukturen im Luftfahrtbereich innerhalb der nächsten zwei Jahre möglich.