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Halbedel, Bernd; Prikhna, Tatiana; Quiroz, Pamela; Schawohl, Jens; Kups, Thomas; Monastyrov, Mykola
Iron oxide nanopowder synthesized by electroerosion dispersion (EED) - properties and potential for microwave applications. - In: Current applied physics, ISSN 1567-1739, Bd. 18 (2018), 11, S. 1410-1414

Magnetic nanoparticles (MNP) have attracted considerable interest in many fields of research and applied science due to their impressive properties. In the past, especially biomedical problems have promoted the development of MNPs. For technical applications e.g. wastewater treatment and absorption of electromagnetic waves, the existing synthesis approaches are too expensive and/or the producible quantities are too low. In this work we present a method for simple preparation of size-controlled magnetic iron oxide nanoparticles by electroerosion dispersion (EED) of carbon steel in water. We describe the synthesis method, the laboratory installation and discuss the structural, chemical and electromagnetic properties of the synthetized EED powders as well as their applicability for microwave absorption compared to other available ferrite powders.



https://doi.org/10.1016/j.cap.2018.08.006
Vakaliuk, Oleksii; Ainslie, Mark D.; Halbedel, Bernd
Lorentz force velocimetry using a bulk HTS magnet system: proof-of-concept. - In: Superconductor science and technology, ISSN 1361-6668, Bd. 31 (2018), 8, 084003, insges. 9 S.

This paper presents a proof-of-concept of the idea of using bulk high-temperature superconducting (HTS) materials as quasi-permanent magnets that would form, in the future, an integral part of an advanced Lorentz force velocimetry (LFV) system. The experiments, calculations and numerical simulations are performed in accordance with the fundamental theory of LFV, whereby a moving metal rod passes through a static magnetic field, in our case generated by the bulk HTSs. The bulk HTS magnet system (MS) consists of two Y-Ba-Cu-O samples in the form of bulk cylindrical discs, which are encapsulated in an aluminium holder and wrapped with styrofoam. The aluminium holder is designed to locate the bulk HTS magnets on either side of the metal rod. After field cooling magnetisation with an applied field of 1.5 T at 77 K, the bulk HTS MS provides a quasi-permanent magnetic field over 240 s, enabling Lorentz force measurements to be carried out with a constant velocity of the metal rod. Two sets of Lorentz force measurements with copper and aluminium rods with velocities ranging from approximately 54-81 mm s-1 were performed. The obtained results, which are validated using a numerical model developed in COMSOL Multiphysics, demonstrate the linear relationship between the Lorentz force and velocity of the moving conductor. Finally, the potential of generating very high magnetic fields using bulk HTS that would enable LFV in even weakly-conducting and slow-flowing fluids, e.g., glass melts, is discussed.



https://doi.org/10.1088/1361-6668/aac949
Steiner, Cindy;
Plasmagestützte Nanostrukturierung von ETFE-Folie. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - 1 Online-Ressource (xiii, 168 Seiten). - (Werkstofftechnik aktuell ; Band 18)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung der Strukturbildung auf Ethylentetrafluorethylen-Folie (ETFE) in einem Plasmaätzprozess. Als Plasmaquelle wird ein Doppel-Magnetron-System mit gepulster Gleichspannung genutzt. In einer reinen Sauerstoffatmosphäre bilden sich negative Sauerstoffionen, die im Kathodenfall zum Substrat beschleunigt werden und mit diesem interagieren. Durch die Wechselwirkung mit der ETFE-Folie wird deren Oberfläche nanostrukturiert. Zunächst wird durch Variation der Energiedosis der Einfluss der Prozessparameter auf die Strukturbildung untersucht. Die Nanostrukturen werden hinsichtlich ihrer reflexionsmindernden und damit transmissionserhöhenden Wirkung sowie ihrer Strukturgrößen, -formen und -tiefen analysiert. Mit steigender Energiedosis zeigt sich ein Anstieg der Strukturtiefe. Damit verbunden steigt die Transmission bis zu einem Maximum an und fällt bei weiterer Steigerung der Energiedosis wieder ab. Der Zusammenhang zwischen der Energiedosis, der Transmissionsänderung und den Strukturdimensionen wird dargestellt und diskutiert. Die zur Analyse der Nanostrukturen genutzten Charakterisierungsmethoden werden miteinander verglichen und auf ihre Anwendbarkeit zur Beschreibung nanostrukturierter ETFE-Folie untersucht und bewertet. Weiterhin wird der Einfluss der kristallinen Bereiche auf die Strukturbildung untersucht. Dafür wird die teilkristalline ETFE-Folie monoaxial verstreckt. Die Kristalllamellen richten sich im ETFE aus. Im Plasmaätzprozess bilden sich auf den gereckten ETFE-Folien Nanostrukturen aus, die sich von denen auf ungerecktem ETFE unterscheiden. Die Dimensionen der Nanostrukturen werden in Bezug zu den Dimensionen der kristallinen Bereiche betrachtet und der Zusammenhang zwischen Strukturbildung und den kristallinen Bereichen des ETFE untersucht und diskutiert. Abschließend werden Möglichkeiten zur weiteren Erhöhung der Transmission dargestellt. Die im Rahmen der Arbeit gewonnenen Erkenntnisse zur Abhängigkeit der Strukturbildung von den Plasmaparametern werden auf das Polymer Polyethylenterephthalat (PET) übertragen. Außerdem wird die Stabilität des nanostrukturierten ETFE gegenüber Witterungseinflüssen gezeigt und damit das Potenzial nanostrukturierten ETFE-Folie für Außenanwendungen wie der Verkapselung von Solarzellen dargestellt.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00034643
Krenkel, Sharon;
Anisotrope, hierarchische Strukturierung von nanoporösen Gläsern. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - 1 Online-Ressource (xvii, 277 Seiten). - (Werkstofftechnik aktuell ; Band 17)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Die im Rahmen des Projektes "ANIMON" entstandene Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung und Charakterisierung von glasbasierten, hierarchisch porösen Monolithen mit anisotropem Porensystem im Mikro- bzw. Nanometerbereich. Die Formgebung durch Verziehen von Rohrbündeln unter Anwendung des Draw-Down-Prozesses wurde mit dem Herstellungsprozess für nanoporöse Gläser ausgehend von Alkaliborosilicatgläsern kombiniert. Mit diesem zweistufigen Verfahren wurden hierarchisch poröse Multikapillaren erzeugt. Die Größe der anisotrop orientierten Luft- bzw. Kanalporen liegt zwischen 5*10^-6 und 2 mm, die der Nanometerporen zwischen 2 und 300 nm. Die Grundlagenuntersuchungen zum Entmischungsverhalten und zur Viskosität ausgewählter Natriumborosilicatgläser und die Kontrolle der Prozesstechnik waren Voraussetzungen für die Steuerung der Porengrößen. Durch eine gezielte Auswahl der Prozessparameter, angepasst an die Glaszusammensetzung, ließ sich die Größeneinstellung der Nanometerporen vom Formgebungsprozess trennen. In Hinblick auf zukünftige Anwendungen wurden die mechanischen sowie optischen Eigenschaften bestimmt, erste Versuche zur Biokompatibilität durchgeführt und die Oberfläche modifiziert. In einem weiteren Teil der Arbeit wurde der Ansatz verfolgt, auch die Nanometerporen in der Glaswand zu orientieren. Hierfür war die Ausrichtung der Primärphasen unter Zugbelastung zielführend. Die Quantifizierung der Porenorientierung erfolgte mittels eines eigens entwickelten Bildanalyseverfahrens. Über die im Projekt vorgesehene Umformmethode hinaus wurden generative Fertigungsverfahren zur Herstellung hierarchisch poröser Monolithe mit anisotropen Poren im Mikrometerbereich untersucht. Im Falle des selektiven Lasersinterns mit dem CO2-Laser wurden mechanisch stabile Monolithe erhalten, deren Porengröße von der Formgebung unabhängig kontrollierbar ist. Des Weiteren wurde eine anisotrope Orientierung der Luft- und Kanalporen über die Schwamm-Replika-Technik realisiert. Verziehen und generative Fertigung wurden erfolgreich für entmischbare Gläser optimiert, so dass Glasformkörper mit Nanometerporen in den Wänden, Kanälen mit Durchmessern bis zu Millimetern und einer großen Bandbreite an geometrischen Formen erzeugt werden können. Nach passender Oberflächenfunktionalisierung erlauben sie Anwendungen in der Sensortechnologie, als Mikroreaktoren und für die Katalyse.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00034529
Halbedel, Bernd; Kazan, Oleg
Development of an electromechanical principle for wet and dry milling. - In: VIII International Scientific Colloquium on Modelling for Materials Processing, (2018), S. 012021, insges. 7 S.

The paper presents a novel electromechanical principle for wet and dry milling of different materials, in which the milling beads are moved under a time- and local-variable magnetic field. A possibility to optimize the milling process in such a milling machine by simulation of the vector gradient distribution of the electromagnetic field in the process room is presented. The mathematical model and simulation methods based on standard software packages are worked out. The results of numerical simulations and experimental measurements of the electromagnetic field in the working chamber of a developed and manufactured laboratory plant correlate well with each other. Using the obtained operating parameters, dry milling experiments with crushed cement clinker and wet milling experiments of organic agents in the laboratory plant are performed and the results are discussed here.



https://doi.org/10.1088/1757-899X/355/1/012021
Gerullis, Sven; Pohle, Lisa; Pfuch, Andreas; Beier, Oliver; Kretzschmar, Björn Sten Mark; Raugust, Marc; Rädlein, Edda; Grünler, Bernd; Schimanski, Arnd
Structural, electrical and optical properties of SnOx films deposited by use of atmospheric pressure plasma jet. - In: Thin solid films, ISSN 1879-2731, Bd. 649 (2018), S. 97-105
Im Titel ist "x" tiefgestellt

https://doi.org/10.1016/j.tsf.2018.01.037
Halbedel, Bernd; Kazak, Oleg
Potential of a new milling principle - the electromechanical milling :
Potenziale eines neuen Mahlverfahrens - die elektromechanische Zerkleinerung. - In: Chemie - Ingenieur - Technik, ISSN 1522-2640, Bd. 90 (2018), 4, S. 540-551

Die elektromechanische Zerkleinerung (EMZ) hat aufgrund der Nutzung von hartmagnetischen Mahlkörpern und deren intensive Bewegung mit sich ändernden Magnetfeldern große Potenziale, nicht nur hohe Produktfeinheiten zu erzielen, sondern vor allem den Energiebedarf bei der Zerkleinerung signifikant zu senken. Zur Evaluierung dieser Potenziale wurden die Magnetfeldverteilung im Prozessraum simuliert, die Mahlkörperbewegung experimentell analysiert sowie Zerkleinerungsexperimente mit verschiedenen Materialien durchgeführt. Aus den Ergebnissen wurden Abhängigkeiten zur Auslegung von EMZ-Anlagen abgeleitet. (Electromechanical milling (EMZ) is the process of using intensively moving hard magnetic milling beads together with time variable and location variable magnetic fields. EMZ is an excellent milling method to use when extremely fine materials are required. An added benefit of EMZ is that energy consumption is significantly decreased. To evaluate the effectiveness of EMZ, we simulated the most effective magnet field distribution, we analyzed the milling bead movement, and we performed experiments with various materials. In this work, we discuss the results of our findings.)



https://doi.org/10.1002/cite.201700103
Reiß, Stephanie; Grieseler, Rolf; Krischok, Stefan; Rädlein, Edda
The influence of Sahara sand on the degradation behavior of float glass surfaces. - In: Journal of non-crystalline solids, ISSN 0022-3093, Bd. 479 (2018), S. 16-28

https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2017.09.055
Henkel, Sebastian; Schwager, Anne-Marie; Bliedtner, Jens; Götze, Kerstin; Rädlein, Edda; Schulze, Christian; Gerhardt, Martin; Fuhr, Michael
New surface smoothing technologies for manufacturing of complex shaped glass components. - In: Optifab 2017, Bd. 10448 (2017), 104480A, insges. 10 S.

https://doi.org/10.1117/12.2277189
Prikhna, Tetiana; Romaka, Vitaliy; Eisterer, Michael; Shapovalov, Andrii; Kozyrev, Artem; Grechnev, Gennadiy; Boutko, Viktor; Goldacker, Wilfried; Habisreuther, Tobias; Vakaliuk, Oleksii; Halbedel, Bernd
Structure and superconducting characteristics of magnesium diboride, substitution of boron atoms by oxygen and carbon. - In: Advances in cryogenic engineering - materials: proceedings of the International Cryogenic Materials Conference (ICMC) 2017, (2017), S. 012023, insges. 8 S.

An x-ray analysis of MgB2-based materials shows that they contain MgB2 and MgO phases. According to a quantitative Auger analysis (taken after removing the oxidized surface layer by Ar ion etching in the microscope chamber) the MgB2 phase contains some amount of oxygen that approximately corresponds to the composition MgB2.2-1.7O0.4-0.6. Rietveld refinement of the MgB2 phase, based on EDX data with varying B/O content, leads to the composition MgB1.68-1.8O0.2-0.32. Ab-initio modelling of boron substitution by oxygen in MgB2 ([Delta]Hf =-150.6 meV/atom) shows that this is energetically favourable up to the composition MgB1.75O0.25 ([Delta]Hf =-191.4 meV/atom). In contrast to carbon substitution, where very small levels of doping can dramatically affect the superconducting characteristics of the material with concomitant changes in the electron density, oxygen substitution results in very little change in the superconducting properties of MgB2. The formation of vacancies at the Mg site of both MgB2 and substituted MgB1.75O0.25 was modelled as well, but has shown that such processes are energetically disadvantageous ([Delta]Hf of Mg0.875B2 and Mg0.75B1.75O0.25 are equal to -45.5 and -93.5 meV/atom, respectively).



https://doi.org/10.1088/1757-899X/279/1/012023